一种密相气力输送两相流流型的识别方法技术

本发明专利技术公开了一种密相气力输送两相流流型的识别方法，在密相气力输送煤粉系统的水平管道上，采集到4种气固两相流不同流型的静电信号；对采集到的4种流型的静电信号进行经验模态分解处理，得到Hurst指数H；根据Hurst指数H的大小及变化，将静电信号划分为多个不同尺度；计算静电信号的不同尺度能量比重；绘制4种流型的多尺度能量比重分布图；计算未知流型的多尺度能量比重，以此分布图为参照，实现密相气力输送两相流流型的识别。该方法实用性广，同时信号分解方法与密相气力输送两相流流动本质结合，准确性较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及气固两相流流动检测
，具体地讲，涉及一种密相气力输送两相流流型的识别方法及识别装置。
技术介绍
密相气力输送系统广泛应用于能源、化工、冶金及医药食品加工等领域。输送管道中两相流的流型，极大的影响着流动参数的准确测量以及流动系统的优化设计和运行稳定性。流型识别判据的研究及其在线测量技术的研究对两相流的流动特性，传热传质性能以及其他问题的分析研究，具有重要的科学意义和工业应用价值。密相气力输送系统中颗粒速度较低，浓度很高，流动形态多样并且受系统几何参数，操作参数和粉体颗粒特性的影响较大。目前，密相气力输送两相流型的识别方法研究是两相流检测领域的一个重点和难点。流型识别的关键环节是流型特征值提取，目前有较多国内外学者对密相气力输送两相流流型的特征值提取方法进行了研究，例如A.Mittal等通过计算密相气力输送水平管道(内径69mm)中压差信号的Shannon熵，区分出悬浮流和管底流。尽管研究学者们采用了较多的特征值提取方法，但是目前处于这样一种状态，无论采用何种方法都能得到一些有益的结果，但每种分析方法都有一个关键问题难以解决：流型信息提取与气固两相流动力学结合不紧密，提取的特征值与流型之间关系不明确。由此衍生出的问题极大的影响了密相气力输送流型识别技术的发展和应用，亟待解决。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种密相气力输送两相流流型的识别方法及识别装置，根据气固两相流不同流型的静电信号的多尺度能量比重，实现对密相气力输送两相流型的识别。本专利技术采用如下技术方案实现专利技术目的：一种密相气力输送两相流流型的识别方法，包括安装在密相气力输送水平管道的静电传感器，所述静电传感器连接前置电压放大电路，所述前置电压放大电路连接高速数据采集卡，其特征是：包括如下步骤：(1)所述静电传感器探头上产生的信号经过所述前置电压放大电路放大后再由所述高速数据采集卡传送到计算机，计算机记录静电传感器输出的静电信号，对获取的静电信号进行流型划分；(2)计算机对获取的4种流型的静电信号进行多尺度分解，具体步骤如下：首先对静电信号进行经验模态分解处理，得到13个本征模态分量IMF，然后对每个IMF分量进行R/S分形分析得到关系曲线ln[R(τ)/S(τ)]～lnτ，τ表示R/S分形方法中的一个时间延迟变量，最后对关系曲线的直线段部分做线性拟合，得到拟合直线的斜率，即Hurst指数H；(3)根据分形特征及Hurst指数H的大小，将静电信号划分为尺度1、尺度2和尺度3，具体划分方法如下：将Hurst指数H小于0.5的IMF分量划入尺度1；将在小的时间延迟τ下Hurst指数H大于0.5小于1而大的时间延迟τ下的Hurst指数H小于0.5的IMF分量划入尺度2；将Hurst指数H大于0.5小于1的IMF划入尺度3；(4)计算静电信号的尺度1、尺度2及尺度3的能量比重，能量比重的计算方法如下：静电信号被分解成13个IMF分量，假设其中尺度1占有M个IMF分量，分别是IMF1，IMF2…，IMFM，一个IMF分量为一组时间序列{x1,x2,…xH本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种密相气力输送两相流流型的识别方法，包括安装在密相气力输送水平管道的静电传感器，所述静电传感器连接前置电压放大电路，所述前置电压放大电路连接高速数据采集卡，其特征是：包括如下步骤：(1)所述静电传感器探头上产生的信号经过所述前置电压放大电路放大后再由所述高速数据采集卡传送到计算机，计算机记录静电传感器输出的静电信号，对获取的静电信号进行流型划分；(2)计算机对获取的每种流型的静电信号进行多尺度分解，具体步骤如下：首先对静电信号进行经验模态分解处理，得到13个本征模态分量IMF，然后对每个IMF分量进行R/S分形分析得到关系曲线ln[R(τ)/S(τ)]～lnτ，最后对关系曲线的直线段部分做线性拟合，得到拟合直线的斜率，即Hurst指数H；(3)根据分形特征及Hurst指数H的大小，将静电信号划分为尺度1、尺度2和尺度3，具体划分方法如下：将Hurst指数H小于0.5的IMF分量划入尺度1；将在小的时间延迟τ下Hurst指数H大于0.5小于1而大的时间延迟τ下的Hurst指数H小于0.5的IMF分量划入尺度2；将Hurst指数H大于0.5小于1的IMF划入尺度3；(4)计算静电信号的尺度1、尺度2及尺度3的能量比重，能量比重的计算方法如下：静电信号被分解成13个IMF分量，假设其中尺度1占有M个IMF分量，分别是IMF1，IMF2…，IMFM，一个IMF分量为一组时间序列{x1,x2,…xH}，其中，能量EIMF1的计算公式为： EIMF1＝x12+x22+…+xH2其余的能量EIMF2、EIMF3…EIMFM的计算公式与EIMF1的计算公式雷同，利用上述公式分别计算每个IMF分量的能量，则静电信号尺度1的能量比重R1：R1=EIMF1+EIMF2+...+EIMFMΣi=113EIMFi]]>按照计算静电信号尺度1的能量比重R1的方法，计算静电信号尺度2能量比重R2以及尺度3能量比重R3；(5)根据步骤(4)计算得到的4种流型静电信号3个尺度的能量比重，分别以R1、R2为横坐标和纵坐标，绘制这4种流型的分布图；(6)以步骤(5)获得的4种流型分布图为参照标准，重新采集某一未知流型的静电信号，并重复步骤(2)‑(4)，将计算结果与分布图进行比对，判断是否为这4种流型中的一种。...

【技术特征摘要】
1.一种密相气力输送两相流流型的识别方法，包括安装在密相气力输送水平管道的静电传感器，所述静电传感器连接前置电压放大电路，所述前置电压放大电路连接高速数据采集卡，其特征是：包括如下步骤：(1)所述静电传感器探头上产生的信号经过所述前置电压放大电路放大后再由所述高速数据采集卡传送到计算机，计算机记录静电传感器输出的静电信号，对获取的静电信号进行流型划分；(2)计算机对获取的每种流型的静电信号进行多尺度分解，具体步骤如下：首先对静电信号进行经验模态分解处理，得到13个本征模态分量IMF，然后对每个IMF分量进行R/S分形分析得到关系曲线ln[R(τ)/S(τ)]～lnτ，最后对关系曲线的直线段部分做线...

【专利技术属性】
技术研发人员：付飞飞，许传龙，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37