[發(fā)明專利]棒束通道內(nèi)棒束表面液膜二維厚度場測量方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210301445.8
• 申請日: 2022-03-25
• 公開（公告）號: CN114739278B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖瑤;顧漢洋;張亨偉;閆旭;陳碩;李俊龍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G01B7/06
• 分類號: G01B7/06
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發(fā)明公開了一種棒束通道內(nèi)棒束表面液膜二維厚度場測量方法及系統(tǒng)，方法包括：通過標(biāo)定實(shí)驗裝置獲取第一電流信號測量值，通過構(gòu)造的敏感標(biāo)定體的體積與第一電流信號測量值的非線性關(guān)系，生成非線性曲線關(guān)系圖；通過實(shí)際測量裝置中構(gòu)造的環(huán)形金屬絲陣列傳感器，控制測量獲取棒束通道內(nèi)的第二電流信號測量值；利用環(huán)形金屬絲陣列傳感器的形狀特點(diǎn)以及非線性曲線關(guān)系圖，迭代計算獲取第二電流信號估算值，當(dāng)?shù)诙娏餍盘枩y量值與第二電流信號估計值之間的誤差值低于相對誤差閾值時，輸出所對應(yīng)的棒束通道內(nèi)壁液膜厚度值。本發(fā)明通過棒束通道內(nèi)產(chǎn)生的瞬時電流信號，利用標(biāo)定計算以及不斷迭代計算以減少標(biāo)定計算的誤差，從而獲得一段時間內(nèi)，棒束通道特定發(fā)展位置處棒束表面軸向和周向液膜厚度的演化情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及流體測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種棒束通道內(nèi)棒束表面液膜二維厚度場測量方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

環(huán)狀流作為一種典型的兩相流流型，在核能、電廠、化工、石油等領(lǐng)域廣泛存在，如核能系統(tǒng)的汽水分離器、沸水堆堆芯、石油工業(yè)的油氣輸運(yùn)等。電導(dǎo)式液膜傳感器技術(shù)分為非侵入式測量和雙平行電導(dǎo)探針測量兩種方法，其中，雙平行電導(dǎo)探針測量方法利用液膜厚度與接收電極所接收得到的電流存在特定關(guān)系進(jìn)行測量；非侵入式測量利用測量方法利用壁面布置發(fā)射電極和接收電極，電流由發(fā)射電極經(jīng)液膜流向接收電極進(jìn)行測量。

不管何種方法，覆蓋在壁面上的液膜越厚，對應(yīng)的電導(dǎo)率越高，接收電極接收到的電流越大，從而利用電流信號，可以得到液膜厚度。對于非侵入式電極進(jìn)行陣列布置，可以實(shí)現(xiàn)瞬時液膜厚度分布的成像，但非侵入式測量方法對液膜厚度的量程有限，一般液膜厚度超過2mm后，隨著液膜厚度的增加，電流信號不再發(fā)生變化。雙平行電導(dǎo)探針在流道內(nèi)布置兩個平行的電極絲，一根作為發(fā)射電極，一根作為接收電極，電流由發(fā)射電極，經(jīng)過雙平行電極絲間的流體，流向接收電極，接收電極接收得到的電流值正比于液膜厚度，雖然雙平行電導(dǎo)探針測量液膜厚度的量程較寬，但只能測量局部的液膜厚度，無法對液膜厚度分布成像。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本申請實(shí)施例通過提供一種棒束通道內(nèi)棒束表面液膜二維厚度場測量方法及系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法利用電流信號對液膜厚度進(jìn)行精準(zhǔn)測量的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了利用標(biāo)定測量以及迭代計算避免誤差的同時獲得更加精確的液膜厚度。

第一方面，本申請實(shí)施例提供了一種棒束通道內(nèi)壁液膜厚度測量方法，所述方法包括：

構(gòu)造測量所需的標(biāo)定實(shí)驗裝置和實(shí)際測量裝置，并將測控終端分別與所述標(biāo)定實(shí)驗裝置和所述實(shí)際測量裝置連接；

在進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗時，通過所述標(biāo)定實(shí)驗裝置獲取第一電流信號測量值，通過構(gòu)造的敏感標(biāo)定體的體積與第一電流信號測量值的非線性關(guān)系，生成所述敏感標(biāo)定體的體積與第一電流信號測量值的非線性曲線關(guān)系圖；

在進(jìn)行實(shí)際測量時，通過所述實(shí)際測量裝置中構(gòu)造的適用于氣-液兩相環(huán)狀流測量的環(huán)形金屬絲陣列傳感器，控制測量獲取棒束通道內(nèi)的第二電流信號測量值；

利用環(huán)形金屬絲陣列傳感器的形狀特點(diǎn)以及非線性曲線關(guān)系圖，迭代計算獲取第二電流信號估算值，當(dāng)所述第二電流信號測量值與所述第二電流信號估算值之間的誤差值低于相對誤差閾值時，輸出所述第二電流信號估算值所對應(yīng)的液膜厚度值作為棒束通道內(nèi)壁面的包括軸向及周向在內(nèi)的二維液膜厚度場真實(shí)值；具體計算方法包括：

在實(shí)際測量過程中，通過所述實(shí)際測量裝置獲取接收電極的第二電流信號測量值I′₂；

以及，計算獲取同一時間以及同一位置的接收電極的第二電流信號估算值I₂；包括：

預(yù)先給定液膜厚度值的初始值r₀；

根據(jù)所述環(huán)形金屬絲陣列傳感器的形狀特點(diǎn)構(gòu)造一敏感測量體，確定所述敏感測量體的體積關(guān)系式(3)，