[发明专利]一种气液两相流相含率实时电容测量系统及其测量方法

权利要求书

1.一种双凹面电容电极装置，包括绝缘管道（4），其特征在于还包括：

安装在绝缘管道（4）外壁上的双凹面电容电极组（1）、用于将双凹面电容电极组（1）紧固在绝缘管道（4）外壁上的绝缘填充材料（2），以及紧固在绝缘填充材料（2）外侧的铜保护外壳（3）；

上述双凹面电容电极组（1）包括两片形状完全相同的弧形铜片，且紧贴在绝缘管道（4）两侧并对称放置；

上述组成双凹面电容电极组（1）的铜片厚度为0.5mm，铜片宽度为管道内直径的0.8倍，覆盖角α为150°。

2.一种双凹面电容电极装置的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

首先将两片厚度为0.5mm的铜片加工成形状相同的圆弧状，且弧度与绝缘管道（4）相匹配，铜片的宽度为绝缘管道（4）内直径的0.8倍，铜片圆弧的直径为绝缘管道（4）外直径，保留对应中心角150°的圆弧，使用无水乙醇对铜表面进行清洗，在圆弧状铜片的几何中心钻孔，孔径为1mm，使用同轴电缆作为传输交流电导线，在导线接头保留2mm铜芯，将铜芯插入圆弧状铜片中心孔并进行焊接，将两个铜片紧贴在绝缘管道（4）两侧并对称放置，从而得到所需双凹面电容电极组（1）；

其次，绝缘填充材料（2）选用聚四氟乙烯，加工为圆柱体，圆柱体长100mm，圆柱体外直径至少是绝缘管道（4）外直径的3倍，且包裹在双凹面电容电极（1）与绝缘管道（4）的外表面，在绝缘填充材料（2）外安装铜保护外壳（3），铜保护外壳（3）选用0.5mm厚黄铜板，铜板宽100mm，加工形状为中心半圆型，两边为矩形，矩形长30mm，宽100mm，半圆直径为绝缘填充材料（2）外圆半径，在铜保护外壳（3）的边缘矩形板上的透孔用螺柱和螺母固定，通过铜保护外壳（3）的挤压使绝缘填充材料（2）和双凹面电容电极组（1）紧紧贴在绝缘管道（4）外壁。

在绝缘填充材料（2）和铜保护外壳（3）对应双凹面电容电极组（1）几何中心孔的位置打有通孔，孔径为同轴电缆直径，并用填充材料进行密封；最后铜保护外壳（3）与接地端（11）连接进行接地处理。

3.一种气液两相流相含率实时电容测量系统，其特征在于包括：

权利要求1所述的双凹面电容电极装置（12），通过同轴电缆与所述双凹面电容电极装置（12）连接的信号源与电容电压转换集成电路（13），与信号源与电容电压转换集成电路（13）相连的采集板卡（14）和计算机（15）；

所述信号源和电容电压转换集成电路（13）根据计算机（15）的控制程序输出激发交流电，并向采集板卡（14）输出测量电压，计算机（15）通过数据处理软件对采集板卡（14）采集到的测量电压进行处理，并计算出测量电压对应的体积相含率、进行数据存储并在显示器上实时显示。

4.如权利要求3所述的气液两相流相含率实时电容测量系统，其特征在于

上述信号源与电容电压转换集成电路（13）包括：MS3110芯片（5），由上至下依次与MS3110芯片（5）上的第四、五、六引脚连接的INPUT CAP（7），其中最上和最下引脚输出100kHz交流电；

还包括与计算机（15）连接的USB接口（9），该USB接口（9）为整个电路板提供+5V工作电压，并传输计算机调节芯片参数的电子写入信号和芯片的状态反馈信号；

以及与USB接口（9）和MS3110芯片（5）的第三、七、八、十一引脚连接的单片机（6），计算机（15）通过USB接口（9）将设置的参数写入信号发送至单片机（6）中进行编码，单片机（6）再通过上述4个引脚发送至MS3110芯片（5），实现芯片内部参数设置，单片机（6）写入过程使用的信号为十六进制；

与MS3110芯片（5）第十四引脚连接的Vout航空接口（8），用于输出测量电压；

与MS3110芯片（5）的第一引脚连接的重启键（10），用于实现芯片的内置参数重置；

所述的INPUT CAP（7）与双凹面电容电极组（1）相连；所述的Vout航空接口（8）与采集板卡（14）连接。