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专利名称：基于热式测量方法的微管道气液两相流参数测量装置及方法
技术领域：
本发明涉及两相流检测技术领域，尤其涉及一种基于热式测量方法的微管道气液 两相流参数测量装置及方法。
背景技术：
两相流广泛存在于石油、化工、能源等领域之中，气液两相流作为一种典型的两相 流动现象，在自然界和工业生产中普遍存在。随着生产设备制造的进步，微系统更多地出 现，物理尺寸的减小而形成的微系统具有空间小、质量能量消耗少以及响应时间短等优点， 因而微管道两相流也更多地出现在生产过程中。由于微管道下，水力直径减小，通道面积/ 容积比增大，表面张力作用明显，使得微管道有别于常规管道情形，很多常规管道广泛采用 的参数检测方法不能应用于微管道下。目前应用于微管道的参数测量方法较少，主要有光 学法和摄像法。热式测量方法是一种基于热传递原理的直接式测量方法，以压损低、精度高等优 点而在流体流量的测量中得到广泛的应用。很早已有应用于常规管道的单相流热式仪表问 世，当前产品主要测量气体，应用于液体测量的多为微小流量测量。但对于微管环境下的两 相流参数测量却鲜有相关研究。本发明针对当前微管内气液两相流参数检测的发展现状，提出基于热式测量方法 的两相流参数检测方案，设计出一套装置，包括测量管道、温度传感器、信号调理电路、数据 采集系统和计算机。为了不破坏两相流的流动特性，本发明采用非接触式测量，可以实现对 微小型管道内一定流量范围下气液两相流参数的测量。

发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种微管道气液两相流参数测量装置 与方法。基于热式测量方法的微管道气液两相流参数测量装置包括测量微管道、第一热电 阻温度传感器、第二热电阻温度传感器、第三热电阻温度传感器、第四热电阻温度传感器、 恒温差测量电路、第三热电阻温度电压转换电路、第四热电阻温度电压转换电路、数据采集 系统和计算机；测量微管道上依次安装有第一热电阻温度传感器、第二热电阻温度传感器、 第三热电阻温度传感器、第四热电阻温度传感器，第一热电阻温度传感器、第二热电阻温度 传感器与恒温差测量电路连接，第三热电阻温度传感器与第三热电阻温度电压转换电路连 接，第四热电阻温度传感器与第四热电阻温度电压转换电路连接，恒温差测量电路、第三热 电阻温度电压转换电路、第四热电阻温度电压转换电路连接到数据采集系统，数据采集系 统最后连接至计算机。基于热式测量方法的微管道气液两相流测量方法包括如下步骤1)通过第三热电阻温度电压转换电路得到温度信号Uf，通过第四热电阻温度电压转换电路得到温度信号Ub，通过恒温差测量电路得到加热电流I，将信号经由数据采集系统 送至计算机；2)对两组温度电压转换电路得到的温度信号Uf、Ub进行归一化和去均值处理，对 处理后的规范化信号Exl、&进行互相关处理，互相关处理的公式如下
权利要求
1.一种基于热式测量方法的微管道气液两相流参数测量装置，其特征在于包括测量 微管道(1)、第一热电阻温度传感器O)、第二热电阻温度传感器(3)、第三热电阻温度传 感器G)、第四热电阻温度传感器(5)、恒温差测量电路(6)、第三热电阻温度电压转换电路 (7)、第四热电阻温度电压转换电路(8)、数据采集系统(9)和计算机(10)；测量微管道⑴ 上依次安装有第一热电阻温度传感器O)、第二热电阻温度传感器(3)、第三热电阻温度传 感器G)、第四热电阻温度传感器(5)，第一热电阻温度传感器O)、第二热电阻温度传感器 (3)与恒温差测量电路(6)连接，第三热电阻温度传感器⑷与第三热电阻温度电压转换电 路⑵连接，第四热电阻温度传感器(5)与第四热电阻温度电压转换电路⑶连接，恒温差 测量电路(6)、第三热电阻温度电压转换电路(7)、第四热电阻温度电压转换电路⑶连接 到数据采集系统(9)，数据采集系统(9)最后连接至计算机(10)。
2.一种使用如权利要求1所述装置的基于热式测量方法的微管道气液两相流测量方 法，其特征在于包括如下步骤1)通过第三热电阻温度电压转换电路得到温度信号Uf，通过第四热电阻温度电压转换 电路得到温度信号Ub，通过恒温差测量电路得到加热电流I，将信号经由数据采集系统送至 计算机；2)对两组温度电压转换电路得到的温度信号Uf、Ub进行归一化和去均值处理，对处理 后的规范化信号Exl、Ex2进行互相关处理，互相关处理的公式如下
全文摘要
本发明公开了一种基于热式测量方法的微管道气液两相流参数测量装置与方法，涉及两相流参数检测。包括测量微管道、温度传感器、信号调理电路、数据采集系统以及计算机。温度传感器分别安装在测量管壁外绝缘层的四个位置，第一热电阻用于测量未加热前流体温度，第二热电阻用于加热并测量流体温度，第三和第四热电阻测量经过加热后的流体温度。第三和第四热电阻用于相关运算，得到流速信息；第一和第二热电阻与外电路组成恒温差测量电路，通过对信号进行分析得到空隙率信息；最后经过推导得出两相的体积流量。本发明为解决微型管道内气液两相流参数测量问题提供了一条有效的途径，相应的装置具有结构简单、非侵入、成本低等优点，为两相流的测量提供了丰富的参数信息。
文档编号G01K7/16GK102095749SQ20101057748
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者冀海峰, 张立伟, 李海青, 王保良, 黄志尧 申请人:浙江大学