[发明专利]一种弹状流型气液两相流气相体积测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种弹状流型气液两相流气相体积测量装置，包括测量单元、比较器、脉冲发生单元、第一与门和信号计数器，测量单元与比较器的正输入端相连，比较器的负输入端预设有预设阈值电压；比较器的输出端和脉冲发生单元的输出端均连接至第一与门的输入端，第一与门的输出端与信号计数器相连。本发明还公开了一种测量方法，包括：S01、测量管路中弹状流气体，有水经过时，输出第一电压信号；有气体经过时，输出第二电压信号；S02、电压信号进入至比较器内与预设阈值电压进行比较，输出比较结果；S03、比较结果与脉冲发生单元输出的脉冲信号在第一与门内进行与操作，输出信号至信号计数器进行计数。本发明的装置及方法均具有可靠性高等优点。

技术领域

本发明主要涉及气液两相流测量技术领域，特指一种弹状流型气液两相流气相体积测量装置及测量方法。

背景技术

国内外气液两相流测量分析的方法主要有超声波测量法、电磁法、电容测量法和光学检测法；气液两相流有泡状流、弹状流和环状流三种主要流型。目前已有的光学检测的测量方法均为可同时针对以上多种流型自适应的方法或装置。但在一些应用场合，气液两相流只存在弹状流这一种流型或只需关注弹状流这一种流型，而且流速比较稳定，如电解制氧装置，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，经过过滤膜后，大量的小气泡集聚形成一段段的弹状流流过电解制氧装置中的循环泵，这些弹状气流连续冲击循环泵叶片，对泵的损坏极大，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，当气体体积逐渐增大或一定时间内气体含量超过一定的阈值时，则判定系统工作不正常，应及时进行处理，防止安全事故的发生。目前已有的光学检测方法存在的主要问题是检测处理后的输出电压不能直接指示水或气体的含量，需要后级采集系统或计算机运行复杂的算法，根据输出电压计算判断当前流型，再代入不同的算法，计算出气体的体积或含量，导致系统极其庞大和复杂，成本高，可靠性低。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低、可靠性高的弹状流型气液两相流气相体积测量装置及测量方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种弹状流型气液两相流气相体积测量装置，包括用于测量管路中弹状流气体的测量单元、比较器、脉冲发生单元、第一与门和信号计数器，所述测量单元与所述比较器的正输入端相连，所述比较器的负输入端预设有预设阈值电压；所述比较器的输出端和脉冲发生单元的输出端均连接至第一与门的输入端，所述第一与门的输出端与信号计数器相连；所述测量单元的测量信号在比较器内与预设阈值电压比较后，输出比较结果与脉冲发生单元发出的脉冲信号在第一与门进行与操作后，输出结果至信号计数器进行计数以对应测量管路中弹状流气体累加体积。

作为上述技术方案的进一步改进：

还包括DA转换单元和信号调理单元，所述DA转换单元的输入端与所述信号计数器的输出端相连、用于将计数结果转换成模拟量信号；所述信号调理单元与所述DA转换单元的输出端相连、用于将模拟量信号转换成与弹状流气体累加体积相对应的电压等级。

还包括周期更新单元，用于在预设周期发送更新命令至DA转换单元以更新输出信号。

所述周期更新单元包括周期计数器和第二与门，所述周期计数器的计数端与所述脉冲发生单元的输出端相连；所述周期计数器的最高两位连接第二与门的输入端，所述第二与门的输出端连接至DA转换单元的复位端相连。

还包括第三与门，所述周期计数器的最低位和第二与门的输出端分别连接至第三与门的输出端，所述第三与门的输出端分别连接至周期计数器和信号计数器的复位端。