[發(fā)明專利]一種彈狀流型氣液兩相流氣相體積測量裝置及測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711191524.3
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN108152166B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設計）人: 雷凱;尋駢臻;何峰;任偉;陳靜萍;謝鋒
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十八研究所
• 主分類號: G01N7/00
• 分類號: G01N7/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清;廖元寶

本發(fā)明公開了一種彈狀流型氣液兩相流氣相體積測量裝置，包括測量單元、比較器、脈沖發(fā)生單元、第一與門和信號計數(shù)器，測量單元與比較器的正輸入端相連，比較器的負輸入端預設有預設閾值電壓；比較器的輸出端和脈沖發(fā)生單元的輸出端均連接至第一與門的輸入端，第一與門的輸出端與信號計數(shù)器相連。本發(fā)明還公開了一種測量方法，包括：S01、測量管路中彈狀流氣體，有水經(jīng)過時，輸出第一電壓信號；有氣體經(jīng)過時，輸出第二電壓信號；S02、電壓信號進入至比較器內(nèi)與預設閾值電壓進行比較，輸出比較結果；S03、比較結果與脈沖發(fā)生單元輸出的脈沖信號在第一與門內(nèi)進行與操作，輸出信號至信號計數(shù)器進行計數(shù)。本發(fā)明的裝置及方法均具有可靠性高等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明主要涉及氣液兩相流測量技術領域，特指一種彈狀流型氣液兩相流氣相體積測量裝置及測量方法。

背景技術

國內(nèi)外氣液兩相流測量分析的方法主要有超聲波測量法、電磁法、電容測量法和光學檢測法；氣液兩相流有泡狀流、彈狀流和環(huán)狀流三種主要流型。目前已有的光學檢測的測量方法均為可同時針對以上多種流型自適應的方法或裝置。但在一些應用場合，氣液兩相流只存在彈狀流這一種流型或只需關注彈狀流這一種流型，而且流速比較穩(wěn)定，如電解制氧裝置，它目前廣泛應用在航天器、核潛艇等裝備上，取代傳統(tǒng)的堿性電解制氧裝置。在SPE電解制氧裝置中，作為反應物的水經(jīng)過凈化，在電解槽、換熱器、水箱之間循環(huán)。水氣分離裝置將反應產(chǎn)生的氣/水混和物進行分離，分離出的水將重新投入循環(huán)。在此過程中，未電解的水需要循環(huán)利用，而返回的水通常帶有一定量的氫氣和氧氣，經(jīng)過過濾膜后，大量的小氣泡集聚形成一段段的彈狀流流過電解制氧裝置中的循環(huán)泵，這些彈狀氣流連續(xù)沖擊循環(huán)泵葉片，對泵的損壞極大，對電解制氧裝置乃至整個裝備都將造成極大的安全隱患，因此需要實時檢測水中的氣泡，當氣體體積逐漸增大或一定時間內(nèi)氣體含量超過一定的閾值時，則判定系統(tǒng)工作不正常，應及時進行處理，防止安全事故的發(fā)生。目前已有的光學檢測方法存在的主要問題是檢測處理后的輸出電壓不能直接指示水或氣體的含量，需要后級采集系統(tǒng)或計算機運行復雜的算法，根據(jù)輸出電壓計算判斷當前流型，再代入不同的算法，計算出氣體的體積或含量，導致系統(tǒng)極其龐大和復雜，成本高，可靠性低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題就在于：針對現(xiàn)有技術存在的技術問題，本發(fā)明提供一種結構簡單、成本低、可靠性高的彈狀流型氣液兩相流氣相體積測量裝置及測量方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提出的技術方案為：

一種彈狀流型氣液兩相流氣相體積測量裝置，包括用于測量管路中彈狀流氣體的測量單元、比較器、脈沖發(fā)生單元、第一與門和信號計數(shù)器，所述測量單元與所述比較器的正輸入端相連，所述比較器的負輸入端預設有預設閾值電壓；所述比較器的輸出端和脈沖發(fā)生單元的輸出端均連接至第一與門的輸入端，所述第一與門的輸出端與信號計數(shù)器相連；所述測量單元的測量信號在比較器內(nèi)與預設閾值電壓比較后，輸出比較結果與脈沖發(fā)生單元發(fā)出的脈沖信號在第一與門進行與操作后，輸出結果至信號計數(shù)器進行計數(shù)以對應測量管路中彈狀流氣體累加體積。

作為上述技術方案的進一步改進：

還包括DA轉(zhuǎn)換單元和信號調(diào)理單元，所述DA轉(zhuǎn)換單元的輸入端與所述信號計數(shù)器的輸出端相連、用于將計數(shù)結果轉(zhuǎn)換成模擬量信號；所述信號調(diào)理單元與所述DA轉(zhuǎn)換單元的輸出端相連、用于將模擬量信號轉(zhuǎn)換成與彈狀流氣體累加體積相對應的電壓等級。

還包括周期更新單元，用于在預設周期發(fā)送更新命令至DA轉(zhuǎn)換單元以更新輸出信號。

所述周期更新單元包括周期計數(shù)器和第二與門，所述周期計數(shù)器的計數(shù)端與所述脈沖發(fā)生單元的輸出端相連；所述周期計數(shù)器的最高兩位連接第二與門的輸入端，所述第二與門的輸出端連接至DA轉(zhuǎn)換單元的復位端相連。

還包括第三與門，所述周期計數(shù)器的最低位和第二與門的輸出端分別連接至第三與門的輸出端，所述第三與門的輸出端分別連接至周期計數(shù)器和信號計數(shù)器的復位端。