【技术实现步骤摘要】
一种用于分散相含率检测的扫频超声衰减测量方法
本专利技术属于流体测量
，涉及一种扫频超声衰减测量方法，用于分散相粒径大的两相分散流中相含率的非侵入式测量。
技术介绍
分散流广泛存在于石油、化工等领域，是现代工业生产中的常见流动状态，实现其流动参数的准确测量是工业现代化发展的必然趋势。相含率作为分散流的重要过程参数，反映了分散流流动过程中分散相在总流体中所占比例，对相含率的准确、实时测量是监控生产过程、提高生产效率、保证生产安全的重要环节，具有重要的科学意义和工程价值。针对相含率的检测，测量方法主要有筛分法，沉降法、显微镜法、电感应法(库尔特法)、基于光学的衍射和散射测量方法以及超声法等。筛分法与沉降法受测量原理的限制，只能应用在液固分散流中；显微镜法受分辨距离的限制，只能应用于分散相含率低的流体中。但由于显微镜法不采用相关的“物理特性”来度量颗粒大小，而直接测量颗粒的绝对几何尺寸，故常用于粒径的检验与标定；电感应法区分于上述测量方法，无需取样测量，通过对单个流过孔口的颗粒进行测量，精确统计出所测颗粒的个数，实现...
【技术保护点】
1.一种用于分散相含率检测的扫频超声衰减测量方法，所述的扫频超声衰减为扫频超声在分散流中透射后的衰减，其特征在于：分散相对超声的散射影响位于MIE散射区，通过解调扫频超声得到多频超声衰减，基于超声衰减机理，反演计算分散流相含率，包括以下步骤：/n(1)采集在分散流中透射后的超声信号r
【技术特征摘要】
1.一种用于分散相含率检测的扫频超声衰减测量方法，所述的扫频超声衰减为扫频超声在分散流中透射后的衰减，其特征在于：分散相对超声的散射影响位于MIE散射区，通过解调扫频超声得到多频超声衰减，基于超声衰减机理，反演计算分散流相含率，包括以下步骤：
(1)采集在分散流中透射后的超声信号rc(t)，具体为：超声传感器在测量区域的两侧正对放置，一个超声传感器用于超声信号的激励，另一个超声传感器用于超声信号的接收。其中，超声传感器的激励信号ec(t)为线性调频信号，即
其中，t为时间，fb为激励信号的起始频率，B为扫频信号的带宽，T为扫频信号的持续时间；
(2)解调采集的透射超声信号rc(t)，将透射超声信号rc(t)解调为多个单频接收调制信号rd(t)，解调方法为：
其中，IFFT为反傅里叶变换的运算，ω为对应频率超声的角频率，Ec(ω)为激励信号ec(t)的傅里叶变换，Rc(ω)为接收信号rc(t)的傅里叶变换，Ed(ω)为激励调制信号ed(t)的傅里叶变换，ed(t)表示为：
式中，P0为超声的振幅，fi为第i个超声频率，n为正整数，取值范围为3～5；
(3)，计算测量的超声衰减
其中，为第i个频率下测量的超声衰减，d为两个超声传感器之间的距离，Vm(fi)为接收调制信号rd(t)对应频率fi处的幅值，Ve(fi)为激励调制信号ed(t)对应频率fi处的幅值；
(4)，利用测量的超声衰减基于混合最优化的方法，反演分散相含率，分散相含率的反演过程如下：
①.将分散相含率的反演计算转化为一个最优化问题，即：
其中，Obj为目标值，为第i个频率下理论的超声衰减；其中，理论的超声衰减的计算如下
其中，衰减系数矩阵Ai,j为对应的分散相半径与超声频率下的衰减系数矩阵；pj为第j个分散相半径Rj时的分散相含率，该参数为待求解量，其中，衰减系数矩阵Ai,j表示为，
其中，aij为对应第i个频率和第j个分散相半径时的衰减系数，M代表超声频率的总数，N代表划分的粒径总数；
衰减系数aij为多个衰减机理的融合计算得到的，由散射衰减系数asij、吸收衰减系数aaij、多重散射系数atij，衰减系数aij计算得到：
其中，为调节权重，取值范围为0～1，调节依据分散相的物理性质参数，三种衰减系数的计算如下：
散射衰减系数asij由BLBL理论计算得到；
吸收衰减系数aaij由McClements理论计算得到；
多重散射系数atij由Waterman&Truell...
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