本发明专利技术公开了一种气液两相流气泡体积检测装置及检测方法，本发明专利技术的检测装置采用对射式光路，包括双路红外检测对管，与红外检测对管相连的信号调理模块包括红外发光二极管的脉冲恒流源驱动电路、红外探测器的光信号检测电路及红外发光二极管的恒温控制电路。单路红外检测对管实现泡状流条件下气泡大小的检测，通过对累计脉冲个数统计实现气泡体积计量；计算同一气泡流经固定距离内的二对红外发光二极管所需时间，实现弹状流、环状流的气泡流速测量，并结合气泡大小，实现气泡体积的测量。本发明专利技术可实现不同流型条件下的气液两相流气泡体积检测，具有测量精度高、响应时间快及体积小等优势。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，本专利技术的检测装置采用对射式光路，包括双路红外检测对管，与红外检测对管相连的信号调理模块包括红外发光二极管的脉冲恒流源驱动电路、红外探测器的光信号检测电路及红外发光二极管的恒温控制电路。单路红外检测对管实现泡状流条件下气泡大小的检测，通过对累计脉冲个数统计实现气泡体积计量；计算同一气泡流经固定距离内的二对红外发光二极管所需时间，实现弹状流、环状流的气泡流速测量，并结合气泡大小，实现气泡体积的测量。本专利技术可实现不同流型条件下的气液两相流气泡体积检测，具有测量精度高、响应时间快及体积小等优势。【专利说明】
本专利技术涉及一种测量气液两相流气泡体积的装置及方法，特别适用于密闭环境下电解制氧装置中循环水中气泡体积检测。
技术介绍
对于载人空间站、潜艇等装备，一般都是采用电解水制氧方法来实现对乘员的供氧需求。SPE (solid pilymer electrode)电解制氧技术是以固体聚合物为电解质的电解水制氧技术。它目前广泛应用在航天器、核潜艇等装备上，取代传统的碱性电解制氧装置。在SPE电解制氧装置中，作为反应物的水经过净化，在电解槽、换热器、水箱之间循环。水气分离装置将反应产生的气/水混和物进行分离，分离出的水将重新投入循环。在此过程中，未电解的水需要循环利用，而返回的水通常带有一定量的氢气和氧气，如果气泡大小及体积含量超过一定比例，容易引起“气蚀”现象，导致电解制氧装置循环泵的损坏，这对电解制氧装置乃至整个装备都将造成极大的安全隐患，因此需要实时检测水中的气泡大小及体积含量，判定电解制氧装置是否正常工作，防止安全事故的发生。目前，国内外检测液态水中气泡大小及体积含量比较常见的方法为医疗器械领域中采用超声波测量法。如专利《一种气泡检测装置》(申请号:CN102335476A)基本只能监测血液中有无气泡，而无法实现气泡大小的准确测量。专利《光气泡检测系统》(申请号:01823139.X)基于光的折射实现气泡大小的测量，其效果只能实现管道内有无气泡，而无法实现不同流型条件下气泡累计体积的计量。专利《在线气泡检测仪器》(授权号:CN2935140Y)，基于激光技术实现涂布流体在制备、处理和输送过程中微气泡的监测，该技术只能实现单一流型条件下的气泡测量，基于单传感器基本无法实现复杂流型条件下的气泡体积准确测量。因此，需要一种能够在不同流型条件下实现气泡体积的测量装置及方法，以便对电解制氧装置的安全运行提供保障。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供，在不同流型条件下准确测量气泡体积，为电解制氧装置及其他需要检测气泡大小的装置的安全运行提供保障。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是:一种气液两相流气泡体积检测装置，包括测量气液两相流气泡体积的测量通道，所述测量通道的两个出口上各安装有红外检测对管，所述红外检测对管包括分别安装于所述测量通道出口两侧且位置相对的红外发光二极管与红外探测器；所述红外发光二极管和红外探测器均与信号调理模块电连接，所述信号调理模块通过数据采集卡接入计算机。所述信号调理模块包括与所述红外探测器电连接的光信号检测电路、与所述红外发光二极管电连接的恒温控制电路、以及与所述光信号检测电路、恒温控制电路连接的脉冲恒流源驱动电路。所述测量通道两个出口上的两个红外发光二极管的波长范围分别为1.4μηι±0.1μηι、1.9μηι±0.Ιμπι。所述测量通道两个出口上的红外检测对管平行，且所述两个出口上的红外检测对管中心轴之间的距离L的范围为6mm~50mm。 所述测量通道为蓝宝石玻璃管，所述蓝宝石玻璃管的内径D的范围为Imm~20_。本专利技术利用所述检测装置检测气液两相流气泡体积的方法为:I)数据采集卡采集信号调理模块的输出电压信号以采样频率f，并对采集的电压信号进行平滑、去噪处理；2)设定分析周期T，将分析周期T内信号调理模块的输出电压信号存入数组a，其中M=T.f ;其中T的取值范围为0.5s~60s ；3)比较数据a中输出电压信号与弹状流电压信号阈值Vslug_max的大小，若a >Vslug_max，则判定为弹状流气泡；比较数组a中电压信号与泡状流电压信号最大阈值Vbubble_max、泡状流电压信号最小阈值Vbubble_mix的大小，若Vbubble_mix ( a ( Vbubble_max，则判定为泡状流气泡；比较数组a中电压信号与泡状流电压信号最大阈值Vbubble_max、弹状流电压信号最大阈值Vslug_max的大小，若Vbubble_max < a < Vslug_max，则判定为环状流气泡；4)弹状流气泡体积Vslug的计算公式为:Vslug= 31.(Dslug/2) 2.Vslug.P.(1/f)，其中，Dslug为弹状流气泡直径，Dslug大小与测量通道内径相同，P为数组a中大于弹状流电压信号阈值Vslug_max的电压脉冲的个数；vslug为弹状流气泡的流速，vslug=L/t, L为测量通道两个出口上的红外检测对管中心轴之间的距离，t为测量通道两个出口上红外检测对管之间同一弹状流的电压信号序列的峰值间隔时间；5)泡状流气泡体积Vbubble的计算公式为:【权利要求】1.一种气液两相流气泡体积检测装置，包括测量气液两相流气泡体积的测量通道(I )，其特征在于，所述测量通道(I)的两个出口上各安装有红外检测对管，所述红外检测对管包括分别安装于所述测量通道(I)出口两侧且位置相对的红外发光二极管(2)与红外探测器(3);所述红外发光二极管(2)和红外探测器(3)均与信号调理模块(8)电连接，所述信号调理模块(8)通过数据采集卡(12)接入计算机(14)。2.根据权利要求1所述的气液两相流气泡体积检测装置，其特征在于，所述信号调理模块(8)包括与所述红外探测器(3)电连接的光信号检测电路(10)、与所述红外发光二极管(2)电连接的恒温控制电路(11)、以及与所述光信号检测电路(10)、恒温控制电路(11)连接的脉冲恒流源驱动电路(9 )。3.根据权利要求1所述的气液两相流气泡体积检测装置，其特征在于，所述测量通道(I)两个出口上的两个红外发光二极管(2)的波长范围分别为1.4μπ?±0.Ιμπκ1.9 μ m±0.1 μ m。4.根据权利要求2或3所述的气液两相流气泡体积检测装置，其特征在于，所述测量通道(I)两个出口上的红外检测对管平行，且所述两个出口上的红外检测对管中心轴之间的距离L的范围为6_~50_。5.根据权利要求4所述的气液两相流气泡体积检测装置，其特征在于，所述测量通道Cl)为蓝宝石玻璃管，所述蓝宝石玻璃管的内径D的范围为Imm~20_。6.利用权利要求1或2所述检测装置检测气液两相流气泡体积的方法，其特征在于，该方法为: 1)数据采集卡(13)采集信号调理模块(8)的输出电压信号以采样频率f，并对采集的电压信号进行平滑、去噪处理；. 2)设定分析周期T，将分析周期T内信号调理模块(8)的输出电压信号存入数组a，其中M=T.f ;其中T的取值范围为0.5s~60s ； 3)比较数据a中输出电压信号与弹状流电压信号最大阈值Vslug_max的大小，若a >Vs本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种气液两相流气泡体积检测装置，包括测量气液两相流气泡体积的测量通道（1），其特征在于，所述测量通道（1）的两个出口上各安装有红外检测对管，所述红外检测对管包括分别安装于所述测量通道（1）出口两侧且位置相对的红外发光二极管（2）与红外探测器（3）；所述红外发光二极管（2）和红外探测器（3）均与信号调理模块（8）电连接，所述信号调理模块（8）通过数据采集卡（12）接入计算机（14）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何峰，谢贵久，颜志红，金忠，陈伟，陈云锋，张川，杨毓彬，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十八研究所，
类型：发明
国别省市：
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