[發明專利]基于環形光學陣列的小通道兩相流參數測量裝置和方法

在審

• 申請號: 201910796632.6
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN110595948A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 李華軍;劉光宇;余善恩
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00
• 代理公司: 33240 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 朱亞冠

1.基于環形光學陣列的小通道兩相流參數測量裝置包括環形光學陣列傳感器(2)、信號激勵模塊(3)、微型計算機(4)、信號采集模塊(5)；其特征在于：氣液兩相流(1)從透明測試管道(6)中流入，透明測試管道(6)放置在光學陣列傳感器(2)中心軸上，光學陣列傳感器(2)與信號激勵模塊(3)以及信號采集模塊(5)相連，兩個模塊分別于微型計算機相連；

光學陣列傳感器(2)包括多個光電二極管傳感器(7)、多個激光二極管(8)和屏蔽罩外殼(9)；多個光電二極管傳感器(7)形成五個等距分布的環形傳感陣列，每個環形陣列具有九個光電二極管，激光二極管(8)則形成一個環形發光陣列，與中間的環形傳感陣列交錯等距分布；透明測試管道(6)位于環形結構的中心軸上，測試截面(10)為入射光與氣液相介質交互作用區域；屏蔽罩外殼起到支撐與屏蔽環境光的作用。

2.基于環形光學陣列的小通道兩相流參數測量方法，其特征在于：

包括下述步驟：

步驟一、依次激活激光二極管發出入射光，與管道內氣液相介質作用后形成出射光，由環形光學陣列傳感器采集，輸入計算機中；

步驟二、根據不同的光學作用以及傳感器結構特點，將出射光信號區分為穿透光、反射光與偏折光三種光信號類型；

步驟三、利用主成分分析PCA和特征向量提取方法，分別對三種光信號類型進行降維和特征向量提取操作；

步驟四、利用Fisher判別分析，針對不同的流型構建“一對所有”流型判別器；并且分別基于三種光信號類型進行流型辨識，獲得三個流型辨識結果；

步驟五、利用貝葉斯推理，融合三種光信號類型的判別結果，輸出最終的流型辨識結果。

3.如權利要求2所述的基于環形光學陣列的小通道兩相流參數測量方法，其特征在于：環形光學陣列傳感器采集出射光的強度和分布信息步驟具體為：信號激勵模塊(3)控制光學陣列傳感器(2)中相應的激光二極管發射激光信號，照射透明測試管道(6)；在透明測試管道(6)內部，入射光受到氣液兩相流的折射、反射以及吸收作用，同時受到不同流型和相含率的影響，形成具有復雜分布的出射光信號；完成一次測量需要依次激活九個激光二極管。

4.如權利要求2所述的基于環形光學陣列的小通道兩相流參數測量方法，其特征在于：步驟二具體為：根據不同的光學作用以及采集光信號傳感單元的具體位置，將出射光信號分為穿透光(14)、反射光(12)以及偏折光(13)三種信號類型；穿透光(14)主要有穿透光信號采集區域(15)中九個光電二極管采集，反射光(12)由反射光信號采集區域(16)中四個光電二極管采集，偏折光(13)由偏折光信號采集區域(17)中四個光電二極管采集；值得注意的是，三個區域的劃分對應于特定激光二極管，激活不同的激光二極管需要相應選定不同的檢測區域；定義在固定采樣時間下，三種光學信號類型見式⑴：

其中，U代表透射光信號，I表示反射光信號，V表示偏折光信號，表示在第j個激光二極管激勵下，第i個光電二極管采集到的N個測量信號。