[發(fā)明專利]一種超臨界流體相平衡的檢測方法和系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2022-05-30
• 公開（公告）號: CN115078529A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任聰靜;張鵬;范小強(qiáng);嚴(yán)翔;陳毓明;孫婧元;楊遙;蔣斌波;王靖岱;陽永榮
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)寧波“五位一體”校區(qū)教育發(fā)展中心
• 主分類號: G01N29/02
• 分類號: G01N29/02;G01N29/024;G01N29/44
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

1.一種超臨界流體相平衡的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)在待測超臨界流體系統(tǒng)底部設(shè)置一聲源激勵(lì)，用以產(chǎn)生幅值、頻率可調(diào)且明確的聲波信號；

(2)在待測超臨界流體系統(tǒng)側(cè)壁設(shè)置至少2個(gè)聲波傳感器，用以捕捉聲源激勵(lì)產(chǎn)生的聲波信號或待測系統(tǒng)內(nèi)流體狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)產(chǎn)生的聲波信號；

(3)對采集的聲波信號進(jìn)行預(yù)處理，去除噪聲；

(4)對去噪后的聲波信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到系列表征超臨界流體相平衡特征的特征參數(shù)；

其中，當(dāng)待測超臨界流體系統(tǒng)底部的聲源激勵(lì)工作并產(chǎn)生聲波信號時(shí)，利用側(cè)壁的聲波傳感器接收自聲源產(chǎn)生并流經(jīng)超臨界流體的聲波信號，并進(jìn)行處理，得到信號強(qiáng)度、信號頻率、信號離散程度作為特征參數(shù)；同時(shí)，將接收得到的聲波信號與聲源信號進(jìn)行對比，得到聲波速度作為特征參數(shù)；

當(dāng)待測超臨界流體系統(tǒng)底部的聲源激勵(lì)未進(jìn)行工作時(shí)，利用側(cè)壁的聲波傳感器接收超臨界系統(tǒng)相態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)產(chǎn)生的聲波信號，并進(jìn)行處理，得到信號強(qiáng)度、信號頻率、信號離散程度作為特征參數(shù)；

(5)根據(jù)聲信號特征參數(shù)得到判定因子AF；

所述的判定因子AF，其定義為：

AF＝2*abs(x_n+1-x_n)/(x_n+1+x_n)

式中，abs表示取絕對值，x_n+1為第n+1個(gè)傳感器實(shí)時(shí)檢測得到的聲信號特征參數(shù)，x_n為第n個(gè)傳感器實(shí)時(shí)檢測得到的聲信號特征參數(shù)；

在時(shí)間尺度上，根據(jù)AF是否發(fā)生突變判斷相平衡是否發(fā)生改變；在空間尺度上，根據(jù)AF隨待測系統(tǒng)高度變化的突變判斷相界面位置；

其中，步驟(4)獲得的特征參數(shù)中只要存在一個(gè)特征參數(shù)的AF大于1，即認(rèn)為判定因子發(fā)生了突變，相態(tài)相應(yīng)發(fā)生轉(zhuǎn)變。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界流體相平衡的檢測方法，其特征在于：所述步驟(3)中預(yù)處理去除噪音的方法選用平滑、微分、多元散射校正、正交信號校正、傅里葉變換、小波變換、凈分析信號中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界流體相平衡的檢測方法，其特征在于：當(dāng)需要主動(dòng)判斷超臨界流體待測系統(tǒng)內(nèi)的相平衡狀態(tài)時(shí)，可開啟待測超臨界流體系統(tǒng)底部的聲源激勵(lì)產(chǎn)生聲波信號，并根據(jù)待測系統(tǒng)側(cè)壁的聲波傳感器接收信號并進(jìn)行分析判斷相平衡狀態(tài)與相界面位置；

當(dāng)僅需要在長周期內(nèi)對待測超臨界流體系統(tǒng)相平衡狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，無需開啟聲源激勵(lì)，僅需開啟待測系統(tǒng)側(cè)壁的聲波傳感器，當(dāng)待測系統(tǒng)相平衡發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)，會(huì)產(chǎn)生聲波信號并被聲波傳感器接收，對信號進(jìn)行分析后即可判斷相平衡狀態(tài)是否明確發(fā)生改變，并判斷相界面位置。

4.一種實(shí)施權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述方法的超臨界流體相平衡的檢測裝置，其特征在于，該檢測裝置包括至少一可以產(chǎn)生幅值、頻率可調(diào)的聲波信號的聲源激勵(lì)、至少二聲波傳感器、信號放大裝置、信號采集裝置和信號處理裝置；聲波傳感器均勻設(shè)置于待測系統(tǒng)側(cè)壁上，聲波傳感器和信號放大裝置相連將聲波信號轉(zhuǎn)換為電信號傳輸?shù)叫盘柗糯笱b置進(jìn)行放大，信號放大裝置和信號采集裝置相連將放大后的信號傳輸?shù)叫盘柌杉b置進(jìn)行采集，信號采集裝置和信號處理裝置相連將采集到的信號進(jìn)行分析，得到表征待測系統(tǒng)相平衡特征的特征參數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超臨界流體相平衡的檢測裝置，其特征在于，當(dāng)聲波傳感器數(shù)量增加時(shí)，優(yōu)先沿待測超臨界流體系統(tǒng)側(cè)壁高度方向布置，以更為精準(zhǔn)地確定待測系統(tǒng)內(nèi)相界面的位置。

6.根據(jù)權(quán)利4所述的超臨界流體相平衡的檢測裝置，其特征在于，所述聲波傳感器選自聲發(fā)射傳感器或加速度傳感器中的一種或兩種且所述聲波傳感器的頻率響應(yīng)特性相同，頻率響應(yīng)范圍為1Hz～10MHz。