[發明專利]航空發動機回油管路油氣兩相流空隙率測量方法和裝置

有效

• 申請號: 202110611986.6
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113340951B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 劉晨昊;谷俊;梁平昊;田光雄;劉澤偉;冀海峰
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽發動機研究所;浙江大學
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22;G01K13/02;G06F17/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 賈玉霞

1.一種帶有溫度補償的回油管路中油氣兩相流的空隙率測量方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

S1：將ECT傳感器內部充滿潤滑油，將不同管徑的空心聚四氟乙烯管插入ECT傳感器內部，模擬回油管路中不同空隙率下油氣兩相流的典型流型，測量如下兩部分數據：

(1)測量室溫時不同空隙率下ECT傳感器不相鄰的兩兩電極之間的電容信號，組成離線數據集；

(2)測量不同溫度下ECT傳感器處于滿管和空管狀態下不相鄰的兩兩電極之間的電容信號，作為在線測試階段中溫度補償的參考值；

S2：將測得的離線數據集中的電容信號進行歸一化處理；

S3：利用歸一化后的電容數據，訓練基于主成分回歸的空隙率測量模型；

S4：在線測試時，將ECT傳感器和溫度傳感器接入回油管路中，實時采集接入處管道截面的溫度以及ECT傳感器不相鄰的兩兩電極之間的電容信號，在對電容信號進行溫度補償和歸一化處理后，輸入訓練后的空隙率測量模型，輸出空隙率。

2.根據權利要求1所述的帶有溫度補償的回油管路中油氣兩相流的空隙率測量方法，其特征在于，所述歸一化處理的公式如下：

其中，C_nor為歸一化后的電容，為在溫度T下ECT傳感器空管時的電容，為在溫度T下ECT傳感器滿管時的電容，C為電容實測值；在離線模型訓練階段，溫度T為室溫，在在線測試階段，溫度T為溫度傳感器的實測溫度。

3.根據權利要求1所述的帶有溫度補償的回油管路中油氣兩相流的空隙率測量方法，其特征在于，所述基于主成分回歸的空隙率測量模型具體為：

(1)離線訓練階段，單次采集獲得n個獨立的電容數據，每個電容數據作為特征，構成具有n維特征的向量C，歸一化處理得到歸一化的電容數據C_nor；

(2)將歸一化的電容數據C_nor通過主成分分析方法獲得的變換矩陣P轉換為幾個相互正交的隱變量C_s

C_s＝P*C_nor

(3)對空隙率α與隱變量C_s進行回歸分析，訓練得到回歸系數β：

α＝β*C_s+e

其中，e為殘差；

由此獲得空隙率測量模型：α＝W_α*C_nor

其中，W_α＝β*P為訓練得到的權重系數。

4.一種實現權利要求1所述的帶有溫度補償的回油管路中油氣兩相流的空隙率測量方法的帶有溫度補償的回油管路中油氣兩相流的空隙率測量裝置，其特征在于，該測量裝置包括數據采集單元，以及與所述數據采集單元電連接的ECT傳感器、溫度傳感器和上位機；

所述ECT傳感器和溫度傳感器均用于接入被測回油管路；

所述數據采集單元用于對所述ECT傳感器進行交替激勵與檢測，獲得ECT傳感器不相鄰的兩兩電極之間的電容信號；以及采集溫度傳感器測量的被測回油管路中兩相流的溫度，并將電容信號和兩相流溫度實時發送給上位機；

所述上位機用于對電容信號進行溫度補償和歸一化處理，再將歸一化后的電容數據送入內置的空隙率測量模型，輸出空隙率。