[发明专利]测量分散微粒/流体混合物的参数的装置和方法

权利要求书

1.一种用于测量在管道中流动的分散微粒/流体混合物的至少一个参数的装置，所述装置包括：

至少两个传感器的阵列，所述传感器被布置在沿管道的不同轴向位置上，用于在每个相应的轴向位置上测量管道内的压力，每一个所述传感器在所述相应的轴向位置上提供指示管道内的压力的压力信号；以及

信号处理器，所述信号处理器响应于所述压力信号，确定通过该分散混合物传播的作为频率的函数的声速，并且使用该声速和该分散混合物的分散模型来提供指示管道内的该分散混合物的至少一个参数的信号，其中该频率包括过渡频率范围内的频率，

其中，所述分散模型是数值上导出的，

其中，数值上导出的分散模型是：

其中：

a_mix(ω)为通过混合物传播的声速；

a_f为通过流体传播的声速；

φ_p为微粒的体积分数；

ω为频率；

ρ_p,ρ_f分别为微粒和流体的密度；

v为一个微粒的体积；和

K为比例常数。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述信号处理器包括逻辑电路，所述逻辑电路计算声音沿所述阵列传播的速度。

3.如权利要求2所述的装置，其中，所述压力信号各自都包括基于频率的信号，以及其中，所述信号处理器包括逻辑电路，所述逻辑电路计算两个所述基于频率的信号的比率。

4.如权利要求1所述的装置，其中，每一个传感器测量声压，并且提供一个指示管道内噪声的信号。

5.如权利要求1所述的装置，其中，所述信号处理器包括逻辑电路，所述逻辑电路为每一个所述压力信号计算基于频率的信号。

6.如权利要求1所述的装置，其中，传感器阵列包括布置在相应的轴向位置上的3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15和16个传感器中的至少之一。

7.如权利要求1所述的装置，其中，信号处理器包括逻辑电路，所述逻辑电路计算管道中的分散混合物的流体成分。

8.如权利要求1所述的装置，其中，至少一个所述传感器测量管道上的应变。

9.如权利要求1所述的装置，其中，传感器阵列被充分地间隔开，以使该阵列的整个长度至少是正被测量的声波的被测波长的有效部分。

10.如权利要求1所述的装置，其中，信号处理器使用通过所述分散混合物传播的声速来表征所述分散混合物的分散特性并且将所述分散混合物的分散特性与所述分散混合物的分散模型相比较以提供指示所述分散混合物的至少一个参数的信号。

11.如权利要求1所述的装置，其中，所述分散模型是根据经验导出的。

12.如权利要求1所述的装置，其中，所述分散混合物的至少一个参数包括以下参数中的至少一个：微粒/流体成分，体积相位分数，体积流率，微粒的尺寸，管道中的分散混合物的质量流量、密度、速度，以及通过管道中的分散混合物传播的声速。

13.如权利要求1所述的装置，其中，信号处理器此外响应于所述分散混合物的压力、所述分散混合物的温度、微粒相的密度和流体相的密度中的至少一个来表征所述分散混合物的分散特性。

14.如权利要求1所述的装置，其中，信号处理器至少比较所述分散模型的过渡频率范围以确定所述分散混合物中的微粒的平均尺寸。

15.如权利要求1所述的装置，其中，信号处理器比较所述分散模型的低频范围和过渡频率范围中的至少一个以确定所述分散混合物的微粒/流体比。

16.如权利要求1所述的装置，其中，信号处理器在k-ω平面中限定声脊并且确定声脊的至少一部分的斜率以确定通过所述分散混合物传播的声速。

17.如权利要求1所述的装置，其中，传感器包括压力传感器和基于应变的传感器中的至少一种。