[發明專利]基于時間通道融合網絡的多電極兩相流參數測量方法

在審

• 申請號: 202210468333.1
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN115032244A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 高忠科;李夢宇;馬超
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22;G01F1/56;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種基于時間通道融合網絡的多電極兩相流參數測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)構建用于測量氣固或油水兩相流波動信號的多電極高頻電容傳感器；

2)采用多電極高頻電容傳感器測量氣固或油水兩相流的波動信號，并轉換為微波差頻信號；

3)構建數據集，具體是對微波差頻信號進行預處理，然后使用滑動窗口從數據中獲取樣本，為樣本添加相應的標簽，再將80％的樣本作為訓練集，10％的樣本作為驗證集，剩余10％的樣本作為測試集；

4)構建時間通道融合卷積神經網絡，對兩相流的微波差頻信號進行特征提取，包括時間特征和空間特征，并進行融合，實現對氣固兩相流的流量進行預測，對油水兩相流的含水率的計量。

2.根據權利要求1所述的基于時間通道融合網絡的多電極兩相流參數測量方法，其特征在于，步驟1)所述的多電極高頻電容傳感器，包括有等間隔的安裝在不導電管道的測量管段(9)外壁同一圓周面上的4個電磁激勵正極(1、3、5、7)和4個電磁激勵負極(2、4、6、8)，且一個電磁激勵正極與一個電磁激勵負極相鄰設置，其中，一個電磁激勵正極和一個電磁激勵負極為一組測量電極對，共4組測量電極對，每組測量電極對在測量管段(9)的徑向截面上都位于同一直徑上。

3.根據權利要求1所述的基于時間通道融合網絡的多電極兩相流參數測量方法，其特征在于，步驟2)包括：

氣固或油水兩相流由管道進入測量管段(9)時，由安裝在測量管段(9)上的多電極高頻電容傳感器進行兩相流波動信號的測量；測量時，由正弦激勵信號源產生激勵信號，通過功分器一路送至檢測模塊，另一路送至多電極高頻電容傳感器的每組測量電極對的電磁激勵正極對氣固或油水兩相流進行激勵，每組測量電極對的電磁激勵負極將測得的管道內不同流速工況下的波動信號送至檢測模塊，激勵信號和波動信號進入混頻器進行信號混頻，混頻后的信號經加法器后得到微波差頻信號；多電極高頻電容傳感器的四組測量電極共得到4路微波差頻信號。

4.根據權利要求1所述的基于時間通道融合網絡的多電極兩相流參數測量方法，其特征在于，步驟3)包括：

(3.1)對微波差頻信號進行預處理，公式如下：

其中，I_i代表第i個數據，I_mean和I_std分別為數據的平均值和標準差，為預處理后的第i個數據；

對四路微波差頻信號分別采用無重疊加窗方式進行分割，從窗口長度為H，長度為L的微波差頻信號中獲取個樣本，其中，代表向下取整；

對于氣固兩相流，以實際流量值為標簽，對于油水兩相流，以實際含水率值為標簽，共得到N個帶有標簽值的波動樣本；

(3.2)隨機將N個帶有標簽值的波動樣本劃分為訓練集、驗證集和測試集，整體構成數據集，具體比例為[訓練集：驗證集：測試集]＝[8：1：1]。