兩相流參數(shù)多傳感器測(cè)量方法研究.pdf

1、兩相流廣泛存在于自然界和人類生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，其參數(shù)的準(zhǔn)確檢測(cè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重大而深遠(yuǎn)的意義。兩相流動(dòng)過(guò)程復(fù)雜多變，存在復(fù)雜的相間波動(dòng)和傳熱過(guò)程，因此對(duì)其參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量一直是國(guó)內(nèi)外科研人員研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。多傳感器融合技術(shù)利用多個(gè)不同性質(zhì)的傳感器可以從多角度對(duì)流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行觀測(cè)，提供更多反映流動(dòng)過(guò)程特征的測(cè)量信號(hào)，從而提高測(cè)量精度并實(shí)現(xiàn)多參數(shù)的測(cè)量。
　　 本文從多相流動(dòng)機(jī)理和流動(dòng)過(guò)程參數(shù)檢測(cè)的基本方法出發(fā)，提出了一種結(jié)合電學(xué)法

2、中的截面電阻信息檢測(cè)技術(shù)、環(huán)形電導(dǎo)陣列與雙V型內(nèi)錐式流量計(jì)的典型流型下兩相流參數(shù)測(cè)量方法。完成了從傳感器選取、空間布局、基本模型建立、算法實(shí)現(xiàn)等工作，準(zhǔn)確的對(duì)流型進(jìn)行了識(shí)別，并得到了較為理想的流量和含率測(cè)量結(jié)果。主要完成的工作如下：
　　 1、根據(jù)兩相流參數(shù)測(cè)量機(jī)理以及已有的研究基礎(chǔ)，選擇截面電阻信息檢測(cè)系統(tǒng)、環(huán)形電導(dǎo)陣列和雙V型內(nèi)錐式流量計(jì)作為多傳感器系統(tǒng)的主要傳感器，并進(jìn)行了相關(guān)的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。通過(guò)分析各傳感器的特性，特別是V錐

3、壓降的分析，有效的對(duì)傳感器進(jìn)行了布局。
　　 2、通過(guò)將兩個(gè)不同尺寸的V型內(nèi)錐式流量計(jì)進(jìn)行級(jí)聯(lián)，構(gòu)成雙V型內(nèi)錐式流量計(jì)。在分層流模型的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了雙V型內(nèi)錐式流量計(jì)的測(cè)量模型，在有效配合的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)兩相流含率和流量的同時(shí)測(cè)取。此外，通過(guò)分析V錐壓降過(guò)程，確定了雙V錐流量計(jì)的配合方式和配合距離，并分析了不同等效直徑比組合配合方式下的兩相流因子與L-M參數(shù)曲線的特征參數(shù)。
　　 3、利用PXI模塊化儀器和FPGA技術(shù)

4、搭建了多傳感器測(cè)量系統(tǒng)。主要包括基于PXI的截面電阻信息檢測(cè)系統(tǒng)搭建以及多傳感器信號(hào)同步采集。PXI模塊化儀器的引入提高了截面電阻信息檢測(cè)系統(tǒng)的性能，在LabVIEW平臺(tái)下采用幅值計(jì)算的方式代替了傳統(tǒng)系統(tǒng)中耗時(shí)的解調(diào)濾波環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)的效率；FPGA的高速I(mǎi)/O功能實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)高速的邏輯控制，增強(qiáng)了多路信號(hào)采集的同步性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)采集速度快、同步性好，且能夠有效分別物場(chǎng)內(nèi)的介質(zhì)分布情況。
　　 4、根據(jù)多傳感器融合的基

5、本理論，設(shè)計(jì)了一個(gè)適用于兩相流參數(shù)計(jì)算的基礎(chǔ)的多傳感器測(cè)量模型，主要包括傳感器管理、流型識(shí)別和參數(shù)計(jì)算。傳感器管理主要實(shí)現(xiàn)各傳感器之間的時(shí)間匹配，流型識(shí)別的結(jié)果用作分類器對(duì)傳感器進(jìn)行分工；流型識(shí)別環(huán)節(jié)，采用D-S證據(jù)理論作為融合算法，對(duì)截面電阻信息檢測(cè)系統(tǒng)和電導(dǎo)環(huán)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理分別得到了氣液兩相流和油水兩相流典型流型的識(shí)別結(jié)果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明識(shí)別率均在90％以上，能夠有效的起到分類器的作用；參數(shù)計(jì)算環(huán)節(jié)，采用分布式結(jié)構(gòu)，對(duì)于各傳感