[发明专利]一种气固流化床气泡流动参数测量方法及装置

权利要求书

1.一种气固流化床气泡流动参数测量方法，基于一种气固流化床气泡流动参数测量装置实现，其特征在于，所述装置包括：

多组侵入式静电传感器阵列，用于获取气固流化床内气泡流动过程中产生的静电信号；

前置信号调理模块，用于将所述静电信号转化为电压信号，并进行滤波及放大处理；所述前置信号调理模块包括信号转换电路、滤波电路和放大电路；

数据采集卡，用于采集所述前置信号调理模块处理后的电压信号；所述数据采集卡内嵌入有数据采集电路；

计算机，用于对所述数据采集卡采集到的电压信号进行分析及存储；

所述多组侵入式静电传感器阵列与前置信号调理模块的输入端通过静电信号传输电缆连接，所述前置信号调理模块的输出端与数据采集卡的输入端通过37pin D-Sub传输线连接，所述数据采集卡的输出端与计算机通过USB传输线连接；

所述测量方法包括如下步骤：

S1，采用侵入式静电传感器，每两个侵入式静电传感器组成一个阵列，将多组阵列均匀布置于流化床内部；

S2，对侵入式静电传感器获得的气泡流动产生的静电信号进行互相关运算，计算得出气泡的流动速度；所述侵入式静电传感器获得的静电信号经过信号转换电路转换为电压信号，再通过数据采集卡对每组侵入式静电传感器阵列中各局部上游静电信号和下游静电信号进行采集；每组侵入式静电传感器阵列所测得信号的互相关函数表示为：

；

其中，是延迟时间的互相关函数，T为采样时间，x(t)为上游静电信号，为下游静电信号；所述气泡的流动速度为：

；

其中，L为上、下游侵入式静电传感器的中心间距，为气泡通过一组侵入式静电传感器阵列的时间；

S3，采用滤波算法对所测信号进行滤波处理，去除噪声干扰；再通过寻峰寻谷算法对滤波后的静电信号进行处理，计算气泡流经侵入式静电传感器的时间；所述滤波算法为移动平均滤波法；

所述气固流化床内部，若单个气泡通过侵入式静电传感器，则所述气泡流经静电传感器的时间为：

；

其中，t_max表示侵入式静电传感器电极输出的电压信号中的波峰时刻，即气泡底部刚离开侵入式静电传感器电极的时刻；t_min 表示侵入式静电传感器电极输出的电压信号中的波谷时刻，即气泡顶部刚接触侵入式静电传感器电极的时刻；

在所述气固流化床内部，若有多个气泡同时流经侵入式静电传感器，所述侵入式静电传感器电极输出的电压信号会产生多个波峰、波谷的叠加，采用寻找波峰波谷算法对滤波后的静电信号进行处理，去除重叠的波峰波谷后，计算相邻波谷、波峰时间差即可得出单个气泡流经侵入式静电传感器的时间；气泡群通过侵入式静电传感器的平均时间为：

；

其中，N为在采样时间T内流经一个侵入式静电传感器的气泡数量，表示第k个气泡流经所述侵入式静电传感器所用的时间；

S4，根据气泡流动速度以及气泡流经侵入式静电传感器的时间，计算得出气泡的直径；气泡的直径通过如下方法计算得出：

在所述气固流化床内部，若单个气泡通过侵入式静电传感器，则所述单个气泡的直径为：

；

其中，v为所述单个气泡的流动速度，为所述单个气泡流经侵入式静电传感器的时间；

若有多个气泡同时流经侵入式静电传感器，则T时间内流经所述侵入式静电传感器的气泡群的平均直径为：

；

；

其中，v'为所述气泡群流经侵入式静电传感器的速度，为气泡群通过侵入式静电传感器的平均时间，为气泡群通过一组侵入式静电传感器阵列的时间。

2.根据权利要求1所述的一种气固流化床气泡流动参数测量方法，其特征在于，步骤S1中，所述一个阵列的两个侵入式静电传感器呈竖直方向布置在流化床壁面，所述两个侵入式静电传感器之间的距离是固定的，且在同一个阵列中，位于上方的侵入式静电传感器为上游侵入式静电传感器，位于下方的侵入式静电传感器为下游侵入式静电传感器。