同轴线相位传感器气弹参数测量系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种同轴线相位传感器气弹参数测量系统及方法。该测量系统包括同轴线相位传感器、微控制器、数字频率合成器、射频功率放大器、功率分配器、鉴相器、通信模块、上位机以及电源模块。本发明专利技术基于电磁波通过气液两相流混合介质时产生相位差原理，利用上下游同轴线相位传感器，通过互相关算法及功率谱密度，设计了多相流气弹参数的测量系统，并且提出了St

【技术实现步骤摘要】
同轴线相位传感器气弹参数测量系统及方法


[0001]本专利技术涉及多相流参数测量领域，具体地说是一种同轴线相位传感器气弹参数测量系统及方法。

技术介绍

[0002]多相流广泛存在于能源、化工、医药等各个领域的生产与科研过程，且随着工业4.0时代的到来，对其动态参数进行检测非常重要。多相流中的分相流速能够表征流体的动态特性，流速的准确、快速测量对工业过程的精准在线控制和生产效率的提升具有重大意义。与单相流相比，多相流的成分复杂，且流动过程具有时变性、非线性等特点，导致难以建立准确的物理模型，增加了在线检测的难度。一直以来，多相流中气弹参数的精确测量都是检测学科中亟待解决的问题。
[0003]在多相流测量领域，目前被广泛研究的测速方法主要包括位移法、多普勒法和互相关法等。近年来，随着信号采样装置以及信号处理芯片性能的提升，使得对多相流流动参数进行更加准确的实时测量成为可能。互相关算法可以与多种类型的传感器配合使用，而且对设备环境要求较低，已在多相流测量领域开始广泛应用。
[0004]在相关多相流气弹参数测量系统中，传感器是获取流动信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同轴线相位传感器气弹参数测量系统，其特征是，包括同轴线相位传感器、微控制器、数字频率合成器、射频功率放大器、功率分配器、鉴相器、通信模块、上位机以及电源模块；同轴线相位传感器数量为两个，两个同轴线相位传感器以左右排列的方式分设在流体上下游，分别用于获取上游气液两相流相位差信号和下游气液两相流相位差信号；鉴相器的数量为两个，分别对应两个同轴线相位传感器；同轴线相位传感器包括测量管以及位于测量管内的U型管，U型管的底边处于测量管的中心轴线上，U型管的两侧臂从测量管上的两个圆孔中伸出；气液两相流在测量管内传输；微控制器用于控制数字频率合成器合成所需频率的电磁波信号并将电磁波信号发送至射频功率放大器，射频功率放大器输出的电磁波信号经功率分配器后输出四路基准信号，四路基准信号频率、相位、功率、幅度保持一致；其中两路基准信号分别传输至两个鉴相器，另两路基准信号分别传输至两个同轴线相位传感器输入端，电磁波信号在同轴线相位传感器内与混合介质产生作用后经同轴线相位传感器输出并传输至对应鉴相器，每一鉴相器将基准信号与对应同轴线相位传感器输出的信号进行相位比较，并以模拟电压信号的形式输出，微控制器采集鉴相器的输出信号并把所采集的数据以数字形式上传到上位机，上位机对两个数字电压信号进行互相关运算后得出两个同轴线相位传感器的渡越时间，进而得出气弹速度；利用其中一个数字电压信号的功率谱密度得到气弹频率。2.根据权利要求1所述的同轴线相位传感器气弹参数测量系统，其特征是，所述U型管包括外部的绝缘保护套层以及位于绝缘保护套层内的内导体；测量管为外导体。3.根据权利要求2所述的同轴线相位传感器气弹参数测量系统，其特征是，U型管外部的绝缘保护套层的直径Φ10mm，内导体为铜芯；U型管长度为180mm，两个U型管中心距离为300mm。4.根据权利要求1所述的同轴线相位传感器气弹参数测量系统，其特征是，电磁波在同轴线相位传感器内以TEM模式传输。5.根据权利要求1所述的同轴线相位传感器气弹参数测量系统，其特征是，微控制器包括STM32F103RCT6芯片，数字频率合成器包括AD9959芯片，通信模块为RS232通信模块。6.一种同轴线相位传感器气弹参数测量方法，其特征是，该测量方法采用了权利要求1所述的测量系统，具体包括如下步骤：a、微控制器控制数字频率合成器合成所需频率的电磁波信号并将电磁波信号发送至射频功率放大器；b、射频功率放大器将电磁波信号功率放大后输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：董鹏，李明轩，韦子辉，赵宁，方立德，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：