[发明专利]一种基于电学层析技术的流速标定装置

说明书

本发明涉及一种基于电学层析技术的流速标定装置，包括盛有液相物质的透明筒、双排电极阵列、浓度台和金属杆。其中，浓度台为倒立的台形，从上底面到下底面截面积均匀线性增大，在浓度台的中部开设有等半径的柱状孔洞，使得外径与柱状孔洞的内径相匹配的金属杆能够穿过并可发生相对移动，浓度台与金属杆之间充分光滑，浓度台制作材料的密度大于液相物质密度；金属杆，垂直固定在透明筒的底部，其表面设置有刻度尺，通过对刻度值的读取获得浓度台的下底部相对于双排电极阵列中截面的高度；双排电极阵列，固定于透明筒的内壁，电极平面垂直于金属杆。

技术领域

本发明属于基于电学层析技术的多相流检测技术领域和流体力学领域。

背景技术

在多相流管道测量中流速是一个重要的参数，它的精度直接影响到后继过程控制、管道传输、流体模式的识别与转换，以及重要的流动力学参数如水头损失、雷诺数等的判断和识别，在许多应用领域像石油化工、疏浚工程、水利灌溉等都有重要的意义。

电学层析是一种先进的无损可视化检测技术，相比于其它已有的检测方法，该技术具有响应速度快、非侵入、经济性地获取二维/三维分布参数信息等优点，在许多领域已经得到广泛的应用。在管道多相流的检测中，电学层析技术使用一对垂直于管道轴线的平行电极阵列，进行高时间分辨率的数据采集并通过相关测速原理进行流速计算，即采用距离为L的上、下游传感器分别获得测量值序列，通过上下游对应序列之间的相关性来计算多相流在两传感器之间的度越时间t，从而速度V计算公式为：

V＝L/t (1)

这里相关测速必须满足“冻僵”假设：即从一个传感器到另一个传感器任何一个横截面上的分相含率和颗粒分布是近似不变的；因此两排电极的距离必须足够近以满足该假设。但是，就像任何仪表或方法的应用，基于电学层析技术的流速测量或计算值也必须进行标定。

当前，多相流的流动速度的标定一般都在大型实验室进行，通过开启动力装置形成多相流以便最大程度再现各种实际环境和工况条件，以及仪表现场使用的条件。但这种实验不仅耗费大量人力和动力，而且不易实施、不易重复、不易理解、不易观测和不经济，同时可标定速度值相对于各种多相流流动模态的代表性而言非常有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种小型流速标定装置，利用该小型装置使得基于电学层析的流速测量值转换为工程中能够认可的参数。本发明搭建的小型流速标定装置无需任何外部动力，易于操作、易于实现等特点。技术要点如下：

一种基于电学层析技术的流速标定装置，包括盛有液相物质的透明筒、双排电极阵列、浓度台和金属杆。其中，

浓度台为倒立的台形，从上底面到下底面截面积均匀线性增大，在浓度台的中部开设有等半径的柱状孔洞，使得外径与柱状孔洞的内径相匹配的金属杆能够穿过并可发生相对移动，浓度台与金属杆之间充分光滑，浓度台制作材料的密度大于液相物质密度；

金属杆，垂直固定在透明筒的底部，其表面设置有刻度尺，通过对刻度值的读取获得浓度台的下底部相对于双排电极阵列中截面的高度；

双排电极阵列，固定于透明筒的内壁，电极平面垂直于金属杆。

浓度台的上下底面半径之比应当足够接近以产生较小流动阻力从而对流场扰动小。

浓度台的高度最好不大于玻璃筒高度的1/4。

附图说明

图1为基于电学层析技术所测量速度的标定装置示意图。图1中：

1.底层垫片 2.双排电极阵列 3.浓度 台4.亚克力筒 5.液相物质 6.金属杆其中：底层垫片 6是为了保护亚克力筒4的底部免遭浓度台3的刚性撞击。

具体实施方式