[發(fā)明專利]一種基于電學(xué)層析技術(shù)的濃度標(biāo)定裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011147837.0
• 申請(qǐng)日: 2020-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN112285164B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳士弘;馮常奇;李天一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/00
• 分類號(hào): G01N27/00;G01P5/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

本發(fā)明涉及一種基于電學(xué)層析技術(shù)的濃度標(biāo)定裝置，包括透明材質(zhì)制成的測(cè)量管道、設(shè)置在比測(cè)量管道更高位置并與測(cè)量管道的前端相連通的蓄水池和位于測(cè)量管道尾端的下方的回收桶，蓄水池用于向測(cè)量管道投放液相物質(zhì)，并提供流體流動(dòng)的動(dòng)能；在測(cè)量管道的上游設(shè)置有帶有密封閥的開口，開口用于向測(cè)量管道內(nèi)投放一定容積的固相物質(zhì)；在測(cè)量管道上設(shè)置有攝像裝置，在測(cè)量管道的管壁內(nèi)設(shè)置有測(cè)量電極。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于用電學(xué)層析技術(shù)進(jìn)行多相流濃度檢測(cè)所涉及的所有應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在多相流的管道測(cè)量中截面濃度和流速是兩個(gè)重要的參數(shù)，它們的乘積形成截面的瞬時(shí)單位體積方量。濃度的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量在許多應(yīng)用領(lǐng)域像石油化工、疏浚工程、水利灌溉等都極為重要，不僅關(guān)系到經(jīng)濟(jì)效益而且與整個(gè)控制過程也密切相關(guān)，因此具有重要意義。當(dāng)前，固液兩相流的濃度主要使用射線源密度計(jì)來(lái)測(cè)量，而射線源密度計(jì)是有污染、不經(jīng)濟(jì)、難標(biāo)定和難以管理的，限制了其可量測(cè)和可應(yīng)用的范圍。

近年來(lái)，基于電磁理論的電學(xué)層析濃度測(cè)量已經(jīng)被廣泛應(yīng)用并逐漸取代射線源密度計(jì)。電學(xué)層析是一種先進(jìn)的無(wú)損可視化檢測(cè)技術(shù)。相比于其它已有的檢測(cè)方法，該技術(shù)具有響應(yīng)速度快、非侵入、經(jīng)濟(jì)性地獲取二維/三維分布參數(shù)信息等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。在管道多相流的檢測(cè)中，電學(xué)層析技術(shù)使用一個(gè)垂直于管道軸線的電極陣列進(jìn)行高時(shí)間分辨率的數(shù)據(jù)采集，通過電學(xué)層析灰度分布或者直接用采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行濃度計(jì)算。但是基于電學(xué)層析技術(shù)的濃度計(jì)算過程中假定被測(cè)對(duì)象中各個(gè)分相物質(zhì)的分布是均勻的，與實(shí)際流動(dòng)過程中物質(zhì)的不對(duì)稱性和不均勻分布不符；特別是該方法不能提供一個(gè)工程中可理解和可驗(yàn)證的實(shí)際操作過程。結(jié)果，電學(xué)層析濃度測(cè)量值的標(biāo)定目前還沒有一個(gè)有效的方法。對(duì)于特定的應(yīng)用條件，其標(biāo)定過程必須在大型實(shí)驗(yàn)室中實(shí)施，即在一定管路中使用動(dòng)力裝置再現(xiàn)管道多相流狀態(tài)，但這種實(shí)驗(yàn)不僅耗費(fèi)大量人力以及動(dòng)力，而且標(biāo)定的濃度代表值有限、不易實(shí)施、不易重復(fù)、不易理解和無(wú)法觀測(cè)等不利因素；同時(shí)，實(shí)驗(yàn)材料的回收和再利用也十分困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種小型濃度標(biāo)定裝置，由于濃度是一個(gè)相對(duì)值受管徑影響小，因此所搭建的小型裝置能夠重現(xiàn)大型裝置和實(shí)際應(yīng)用中各種濃度值，重構(gòu)被測(cè)多相流流型的多變性以及流速的多樣性，使得基于電學(xué)層析的濃度測(cè)量值準(zhǔn)確并且為工程認(rèn)可。技術(shù)方案如下：

一種基于電學(xué)層析技術(shù)的濃度標(biāo)定裝置，包括透明材質(zhì)制成的測(cè)量管道、設(shè)置在比測(cè)量管道更高位置并與測(cè)量管道的前端相連通的蓄水池和位于測(cè)量管道尾端的下方的回收桶，蓄水池用于向測(cè)量管道投放液相物質(zhì)，并提供流體流動(dòng)的動(dòng)能；在測(cè)量管道的上游設(shè)置有帶有密封閥的開口，開口用于向測(cè)量管道內(nèi)投放一定容積的固相物質(zhì)；在測(cè)量管道上設(shè)置有攝像裝置，在測(cè)量管道的管壁內(nèi)設(shè)置有測(cè)量電極。

在測(cè)量管道的尾部應(yīng)當(dāng)設(shè)置有用于控制流體流速的球形閥。

本發(fā)明搭建的小型流速標(biāo)定裝置無(wú)需任何外部動(dòng)力，具有參數(shù)范圍廣、易于理解、易于操作、易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)任意數(shù)目濃度值有效標(biāo)定，解決電學(xué)層析技術(shù)應(yīng)用于工程實(shí)踐的關(guān)鍵問題。

附圖說(shuō)明

圖1為用電學(xué)層析技術(shù)進(jìn)行濃度測(cè)量標(biāo)定裝置的示意圖。圖1中：

1.體積量筒 2.攝像裝置 3.回收桶 4.球形閥 5.法蘭 6.亞克力彎管 7.亞克力直管 8.測(cè)量電極 9.三通管 10.密封閥 11.蓄水池 12.液相物質(zhì) 13.固相物質(zhì)

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的基于電學(xué)層析技術(shù)的濃度標(biāo)定裝置，包括：體積量筒1、攝像裝置2、回收桶3、球形閥4、由亞克力彎管6和亞克力直管7通過法蘭5連接起來(lái)的測(cè)量管道、測(cè)量電極8、三通管9和密封閥10、蓄水池11。其中，

1)攝影裝置2是滿足一定時(shí)間分辨率的任意影像采集裝置，如攝像機(jī)、手機(jī)等；攝像裝置通過透明的亞克力管對(duì)多相流進(jìn)行攝像，并根據(jù)視頻曝光次數(shù)推算出多相流的流速。