本发明专利技术公开了一种颗粒速度的线性静电传感器阵列测量方法及装置。该方法在管道轴向上布置多个环状电极构成的第一线性静电传感器阵列和第二线性静电传感器阵列，当带电颗粒通过两静电传感器阵列时，产生两组反映气固流动信息的静电信号，接入前置电荷差分电路放大后，经数据采集电路送入计算机，在计算机内对差分静电信号进行频谱分析并确定频谱上的峰值频率，进而获得气固两相流颗粒平均速度。相比于单环静电感应空间滤波器，线性静电传感器阵列具有较高的空间选择性，因此提高了颗粒速度测量的准确性。本发明专利技术的颗粒速度线性静电传感器阵列测量装置，包括：测量探头、前置电荷差分放大电路、数据采集卡及计算机。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于气固两相流测量
，具体涉及一种气固两相流颗粒速度的线性 静电传感器阵列测量方法及装置。
技术介绍
气固两相流系统广泛存在于能源、化工、电力及冶金等工业领域。颗粒速度是描述 气固两相流动系统的一个重要参数，颗粒速度测量对于了解气固流动特性以及生产过程的 计量、节能与控制具有重要意义。气固流动系统中颗粒与颗粒、颗粒与气体及颗粒与管壁的 相互碰撞、摩擦及分离，导致颗粒产生荷电现象。近些年来，人们利用颗粒荷电，研究开发了 静电相关法颗粒速度测速仪，其在重复性、可靠性和低成本等方面均优于电容、光学等其他 互相关测速装置。但静电相关法速度测量时，渡越时间统计误差与传感器输出信号频带宽 度的三次方成反比，低速测量时，静电传感器输出信号频带范围较窄，因此导致低速测量相 关速度测量渡越时间估计误差较大，速度测量准确度降低。由于静电传感器的敏感电极具 有一定的几何形状和尺寸，用静电传感器的“敏感窗口“检测流体的流动状况时，敏感电极 对静电流噪声将以特定空间权函数进行加权平均。基于单环静电传感器的空间滤波效应的 颗粒速度测量方法具有结构简单、硬件成本低、适合于恶劣的工业现场环境等特点。但单个 环状静电传感器输出信号频带范围较宽，降低了滤波器的空间选择性，在功率谱特性曲线 上，表现为各点离散程度较大，波峰不明显，信噪比较低，影响了速度测量的准确性。
技术实现思路
为了克服现有静电相关法和单环静电感应空间滤波法速度测量的不足，本专利技术提 出了一种颗粒速度的线性静电传感器阵列测量方法及装置，本专利技术能够提高静电感应空间 滤波器的空间选择性，降低速度信号中心频率测量不确定度，提高了颗粒速度测量的准确 性。本专利技术采用如下技术方案本专利技术所述的一种颗粒速度的线性静电传感器阵列测量方法，取两组结构和尺度 相同的第一静电传感器阵列和第二静电传感器阵列及绝缘测量管道，所述第一静电传感器 阵列至少包括第11环形静电传感器、第12环形静电传感器、第13环形静电传感器、第14 环形静电传感器、第15环形静电传感器，所述第二静电传感器阵列至少包括第21环形静电 传感器、第22环形静电传感器、第23环形静电传感器、第24环形静电传感器、第25环形静 电传感器，将第11环形静电传感器、第12环形静电传感器、第13环形静电传感器、第14环 形静电传感器、第15环形静电传感器套设在绝缘测量管道上，并且第一静电传感器阵列中 相邻的环形静电传感器之间的轴向间距P相等，将第21环形静电传感器设在第11环形静 电传感器与第12环形静电传感器之间且第21环形静电传感器套在绝缘测量管道上，所述 第21环形静电传感器至第11环形静电传感器之间的轴向距离等于第21环形静电传感器 至第12环形静电传感器之间的轴向距离；将第22环形静电传感器设在第12环形静电传感器与第13环形静电传感器之间且第22环形静电传感器套在绝缘测量管道上，所述第22环 形静电传感器至第12环形静电传感器之间的轴向距离等于第22环形静电传感器至第13 环形静电传感器之间的轴向距离；将第23环形静电传感器设在第13环形静电传感器与第 14环形静电传感器之间且第23环形静电传感器套在绝缘测量管道上，所述第23环形静电 传感器至第13环形静电传感器之间的轴向距离等于第23环形静电传感器至第14环形静 电传感器之间的轴向距离；将第24环形静电传感器设在第14环形静电传感器与第15环形 静电传感器之间且第24环形静电传感器套在绝缘测量管道上，所述第24环形静电传感器 至第14环形静电传感器之间的轴向距离等于第24环形静电传感器至第15环形静电传感 器之间的轴向距离；将第25环形静电传感器套在绝缘测量管道上且第25环形静电传感器 与第15环形静电传感器之间的距离为第一静电传感器阵列中相邻的环形静电传感器之间 的轴向间距P的二分之一，分别将第一静电传感器阵列和第二静电传感器阵列中的环形静 电传感器连接在一起，并由第一静电传感器阵列和第二静电传感器阵列分别产生两组反映 气固两相流流动信息的静电感应信号，两组信号分别接入前置电荷差分放大电路两输入端 进行差分放大后，由数据采集电路送入计算机，由计算机对数据采集卡的输出信号进行频 谱分析并确定频谱上的峰值频率，进而计算获得气固两相流颗粒平均速度。本专利技术所述的一种用于实施颗粒速度的线性静电传感器阵列测量方法的装置，包 括测量探头、前置电荷差分放大电路、数据采集卡及计算机，前置电荷差分放大电路的输 出端与数据采集卡输入端连接，数据采集卡的输出端与计算机的输入端连接并由计算机对 数据采集卡的输出信号进行频谱分析并确定频谱上的峰值频率，进而计算获得气固两相流 颗粒平均速度，所述测量探头包括绝缘测量管道，在绝缘测量管道上设有的第一静电传感 器阵列及第二静电传感器阵列，在绝缘测量管道、第一静电传感器阵列及第二静电传感器 阵列外部设有金属屏蔽罩。所述第一静电传感器阵列至少包括第11环形静电传感器、第12环形静电传感器、 第13环形静电传感器、第14环形静电传感器、第15环形静电传感器，并且第一静电传感器 阵列中相邻的环形静电传感器之间的轴向间距P相等，第一静电传感器阵列中的各个环形 静电传感器由第一静电传感器阵列导线连接，所述第二静电传感器阵列至少包括第21环 形静电传感器、第22环形静电传感器、第23环形静电传感器、第24环形静电传感器、第25 环形静电传感器，第二静电传感器阵列中的各个环形静电传感器由第二静电传感器阵列导 线连接。第21环形静电传感器设在第11环形静电传感器与第12环形静电传感器之间且第 21环形静电传感器至第11环形静电传感器之间的轴向距离等于第21环形静电传感器至 第12环形静电传感器之间的轴向距离，第22环形静电传感器设在第12环形静电传感器与 第13环形静电传感器之间且第22环形静电传感器至第12环形静电传感器之间的轴向距 离等于第22环形静电传感器至第13环形静电传感器之间的轴向距离，第23环形静电传感 器设在第13环形静电传感器与第14环形静电传感器之间且第23环形静电传感器至第13 环形静电传感器之间的轴向距离等于第23环形静电传感器至第14环形静电传感器之间的 轴向距离，第24环形静电传感器设在第14环形静电传感器与第15环形静电传感器之间且 第24环形静电传感器至第14环形静电传感器之间的轴向距离等于第24环形静电传感器 至第15环形静电传感器之间的轴向距离，第25环形静电传感器与第15环形静电传感器之 间的距离为第一静电传感器阵列中相邻的环形静电传感器之间的轴向间距P的二分之一。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点1)相比于单环静电感应空间滤波器，本专利技术利用双静电传感器阵列结合差分放大 电路，提高了静电感应空间滤波器的选择性，降低了速度信号中心频率测量的不确定性。2)由于两个线性静电传感器阵列的位置相差电极间距的一半，带电颗粒经过两个 线性静电传感器阵列时，产生相位差为η的两个输出信号，两信号差分消除了单个静电传 感器阵列输出信号中直流成分导致中心频率偏斜问题，提高了颗粒速度测量的准确性。3)线性静电传感器阵列在结构上对流体的流动状况无影响，属于非接触式测量方 法，具有结构简单，信号处理方便，价格低廉等特点，适合于恶劣的工业气本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种颗粒速度的线性静电传感器阵列测量方法，其特征在于，取两组结构和尺度相同的第一静电传感器阵列（５）和第二静电传感器阵列（６）及绝缘测量管道（１０），所述第一静电传感器阵列（５）至少包括第１１环形静电传感器、第１２环形静电传感器、第１３环形静电传感器、第１４环形静电传感器、第１５环形静电传感器，所述第二静电传感器阵列（６）至少包括第２１环形静电传感器、第２２环形静电传感器、第２３环形静电传感器、第２４环形静电传感器、第２５环形静电传感器，将第１１环形静电传感器、第１２环形静电传感器、第１３环形静电传感器、第１４环形静电传感器、第１５环形静电传感器套设在绝缘测量管道（１０），并且第一静电传感器阵列（５）中相邻的环形静电传感器之间的轴向间距ｐ相等，将第２１环形静电传感器设在第１１环形静电传感器与第１２环形静电传感器之间且第２１环形静电传感器套在绝缘测量管道（１０）上，所述第２１环形静电传感器至第１１环形静电传感器之间的轴向距离等于第２１环形静电传感器至第１２环形静电传感器之间的轴向距离；将第２２环形静电传感器设在第１２环形静电传感器与第１３环形静电传感器之间且第２２环形静电传感器套在绝缘测量管道（１０）上，所述第２２环形静电传感器至第１２环形静电传感器之间的轴向距离等于第２２环形静电传感器至第１３环形静电传感器之间的轴向距离；将第２３环形静电传感器设在第１３环形静电传感器与第１４环形静电传感器之间且第２３环形静电传感器套在绝缘测量管道（１０）上，所述第２３环形静电传感器至第１３环形静电传感器之间的轴向距离等于第２３环形静电传感器至第１４环形静电传感器之间的轴向距离；将第２４环形静电传感器设在第１４环形静电传感器与第１５环形静电传感器之间且第２４环形静电传感器套在绝缘测量管道（１０）上，所述第２４环形静电传感器至第１４环形静电传感器之间的轴向距离等于第２４环形静电传感器至第１５环形静电传感器之间的轴向距离；将第２５环形静电传感器套在绝缘测量管道（１０）上且第２５环形静电传感器与第１５环形静电传感器之间的距离为第一静电传感器阵列（５）中相邻的环形静电传感器之间的轴向间距ｐ的二分之一，分别将第一静电传感器阵列（５）和第二静电传感器阵列（６）中的环形静电传感器连接在一起，并由第一静电传感器阵列（５）和第二静电传感器阵列（６）分别产生两组反映气固两相流流动信息的静电感应信号，两组信号分别接入前置电荷差分放大电路（２）的两输入端进行差分放大后，由数据采集电路（３）送入计算机（４），由计算机（４）对数据采集卡（３）的输出信号进行频谱分析并确定频谱上的峰值频率，进而计算获得气固两相流颗粒平均速度。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许传龙，李健，高鹤明，付飞飞，王式民，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84
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