基于电阻层析成像的气液两相流流型识别方法技术

本发明专利技术的微型计算机与光电隔离、总线、激励电极选择模拟开关、电极驱动、传感器的输入极顺序连接；传感器与电极驱动、检测电极选择模拟开关、带通滤波单元Ａ、差动放大单元、相敏解调单元、低通滤波单元、模数转换模块、总线顺序连接；总线与正弦波发生器、压控电流源、激励电极选择模拟开关顺序连接，总线还分别与差动放大单元、检测电极选择模拟开关连接，正弦波发生器与相敏解调单元连接，带通滤波单元Ｂ分别与检测电极选择模拟开关、差动放大单元连接。方法有：１．定时间隔采集流型的三维信息。２．对采集的信息进行数据压缩，输出三维信息特征数据。３．定义目标向量和确定神经网络的各项参数。４．进行仿真和目标向量比对，即可得出流型。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于测量类，尤其涉及气液两相流流型识别的辨识器及辨识方法
技术介绍
目前，公知的工业过程层析成像技术(Process Tomography)，是本世纪80年代中期正式形成和发展起来的一种以两相流或多相流为主要研究对象的过程参数(二维或三维分布状况的)在线实时测量的技术。电阻层析成象(Electrical Resistance Tomography，简称ERT)技术是PT技术之一的电阻抗层析成象(Electrical Impedance Tomography，简称EIT)技术的简化形式，其在检测中它只利用了电阻抗的实部信息，只适用于液相为连续相的测量场合。ERT技术的主要原理是基于不同的媒质具有不同的电导率这一性质，通过判断处于敏感场中的物体电导率分布来推断出物场的媒质分布状况。作为两相流基本参数流型的研究，目前还处在起步阶段。传统的技术是通过流型判别图及判别公式的方法是不能实现在线的流型识别。而传统的单点测量和连续时间序列信号分析等方法，由于其测量信息范围的限制，也不能很好的表达管道截面的二维或三维信息，因此测量准确度不高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，解决上述难题，以满足实时在线辨识和提高测量精度等多方面的需要。本专利技术的目的是这样实现的基于电阻层析成像的气液两相流流型识别的辨识器，其微型计算机与光电隔离、总线、激励电极选择模拟开关、电极驱动的一端、传感器的输入极顺序连接；传感器的输出极与电极驱动另一端、检测电极选择模拟开关、带通滤波单元A、差动放大单元、相敏解调单元、低通滤波单元、模数转换模块、总线顺序连接；总线与正弦波发生器、压控电流源、激励电极选择模拟开关的另一端顺序连接，总线还分别与差动放大单元的另一端、检测电极选择模拟开关的另一端连接，正弦波发生器的另一端与相敏解调单元的另一端连接，带通滤波单元B分别与检测电极选择模拟开关、差动放大单元连接。基于电阻层析成像的气液两相流流型识别的辨识器的方法，包括下列步骤1，在气液两相流的动态检测中，在已知流型下，以一定时间间隔采集流型的三幅数据来表征流型的三维信息。2，对每次采集到的每一幅数据信息采用主分量分析方法进行数据压缩，输出已知流型的三维信息特征数据。3，将不同流型采集的三维信息特征数据作为输入向量，对已知的不同流型，定义不同的输出作为目标向量。4，由输入向量和目标向量形成径向基神经网络，确定网络的各项参数。5，读取待识别流型测量数据，并经过特征提取后输入的径向基神经网络进行仿真，再将网络的输出与定义的目标向量比对，即可得出流型。由于本专利技术采用了以上的技术方案，因而具有以下的优点1，基于电阻层析成像技术的气液两相流流型识别的辨识器，其构造简单，调节控制方便。2，比较基于传统PT技术的流型识别方法，本专利技术控制、操作、计算程序都十分简单，容易实现，且实时性较好。3，检测结果是基于对能够反映管道截面分布信息的电压测量数据的分析而得出，准确性有了很大的提高，还可以实现在线的流型识别。4，提出基于神经网络的特征辨识方法，进一步提高了流型辨识的精度。附图说明图1是本专利技术的一种电路原理示意框图；图2是本专利技术中的传感器的一种形状构造示意图；图3是本专利技术的基于电阻层析成像的气液两相流流型识别的辨识器的方法原理示意图。图中1，正弦波发生器 2，压控电流源 3，电极驱动4，激励电极选择模拟开关 5，检测电极选择模拟开关 6，带通滤波单元A7，带通滤波单元B8，差动放大单元 9，相敏解调单元10，低通滤波单元11，模数转换模块 12，总线13，光电隔离14，微型计算机15，传感器16，激励电流信号17，检测电压信号 18，管道断面19，管道内壁20，管道外壁 21，电极引出端22，电极23，敏感场激励单元24，被测信号转换单元25，数据采集与处理单元 26，图像重建与物场参数提取单元27，显示器28，测量参数输出端具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施作如下详述在图1中，一种基于电阻层析成像的气液两相流流型识别的辨识器，其微型计算机14由导体与光电隔离13、总线12、激励电极选择模拟开关4、电极驱动3的一端、传感器15的输入极顺序连接；传感器15的输出极由导体与电极驱动3的另一端、检测电极选择模拟开关5、带通滤波单元A6、差动放大单元8、相敏解调单元9、低通滤波单元10、模数转换模块11、总线12顺序连接；总线12与正弦波发生器1、压控电流源2、激励电极选择模拟开关4的另一端顺序连接，总线12还分别与差动放大单元8的另一端、检测电极选择模拟开关5的另一端连接，正弦波发生器1的另一端由导体与相敏解调单元9的另一端连接，带通滤波单元B7由导体分别与检测电极选择模拟开关5、差动放大单元8连接。其中，正弦波发生器1，用于在微型计算机14的控制下，产生电阻层析成像系统所需检测的激励正弦波，其可采用数字式波形发生器EPROM2764。压控电流源2，用于将正弦波发生器输出的电压信号转换成电流信号。压控电流源2输入为电压正弦波信号，输出为电流正弦波信号(激励信号)。经过压控电流源得到电流激励信号其激励信号的频率分别为5.86KHz，11.72KHz，23.44KHz，46.88KHz，93.75KHz，共五级工作频率。激励源输出电流的幅值在0-10mA之问256级可选，相位在0-180°之间或0°—-180°之间256级可调；其可采用双运算放大器LF411正反馈构成。电极驱动3，用于将激励电流加在传感器15上，以及将传感器15上感应电压作为检测信号传出，其可采用运算放大器LF411。激励电极选择模拟开关4，用于选择激励电极(每次选通两个相邻激励)；其采用的模拟开关可选择2片16选1的多路开关MAX306芯片，其中U1的公共端连接激励电流，U2的公共端连模拟地。由计算机14通过触发器74LS374产生MAX306的地址选择信号。每次U1，U2各选通一个电极(且这两个电极是相邻的，构成相邻激励)，其中激励电流信号由U1的公共端流入加到U1所选通的激励电极上，感应电流由U2所选通的电极流出经过U2的公共端接地，这样就形成了一个激励回路。检测电极选择模拟开关5，用于选择检测电极(每次选通两个相邻检测)；其采用的模拟开关可选择2片16选1的多路开关，如MAX306芯片；其中的U3公共端为检测电压输出端V1，U4公共端为另一路检测电压输出端V2，由计算机14通过触发器74LS374产生。带通滤波单元A6、带通滤波单元B7，用于滤掉其它噪声频率的波形；其可由两片8选8多路开关MAX307和一片8选1多路开关MAX308以及运算放大器LF411构成。由于本系统可以在5个不同的频率下工作，带通滤波正是使检测到的电压波形通过，达到滤掉其它噪声的目的。检测到的电压波形的频率与激励电流的频率相同，因此带通滤波可以通过波形的中心频率正是激励电流的频率。因为本系统可以在5个频率下工作，因此带通滤波器的中心频率应该与之对应也为5个。通过改变带通滤波器的RC值，可以改变其中心频率，它们的控制信号正是频率选择信号。带通滤波单元的输入信号是检测到的电压信号V1，V2；输出为经过滤波的电压信号V1′，V2′。差动放大单元8，用于在不需要外加电路的条件下完成信号的差模放大(放大倍数可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电阻层析成像的气液两相流流型识别的辨识器，其特征在于，微型计算机与光电隔离、总线、激励电极选择模拟开关、电极驱动的一端、传感器的输入极顺序连接；传感器的输出极与电极驱动另一端、检测电极选择模拟开关、带通滤波单元Ａ、差动放大单元、相敏解调单元、低通滤波单元、模数转换模块、总线顺序连接；总线与正弦波发生器、压控电流通源、激励电极选择模拟开关的另一端顺序连接，总线还分别与差动放大单元的另一端、检测电极选择模拟开关的另一端连接，正弦波发生器的另一端与相敏解调单元的另一端连接，带通滤波单元Ｂ分别与检测电极选择模拟开关、差动放大单元连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：董峰，徐安，姜之旭，乔旭彤，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]