[发明专利]超声多普勒多相流流速分布检测设备

摘要

本发明涉及一种超声多普勒多相流流速分布检测设备，用于对被测管道内流体的截面流速分布进行测量，包括超声传感器阵列和超声信号发生与检测单元，超声传感器阵列由多个均匀分布在被测管道同一截面位置的超声探头构成，超声探头由两个带声楔的超声换能器构成，两者中间放置隔声层隔声，其中一个作为超声发射换能器，固定在与管道轴向平行的透声楔块表面，一个作为超声接收换能器，固定在倾斜于管道轴向的透声楔块表面；测量时，按一定顺序依次激励超声探头中的发射换能器，在每次激励下所有接收换能器同时接收超声回波信号，在同一截面多方向激励下获得被测管道内流体流速的多方向合成超声多普勒频移投影信息。

主权项

1.一种超声多普勒多相流流速分布检测设备，用于对被测管道内流体的截面流速分布进行测量，包括超声传感器阵列和超声信号发生与检测单元，其特征在于，超声传感器阵列由多个均匀分布在被测管道同一截面位置的超声探头构成，所述超声探头由两个带声楔的超声换能器构成，以超声多普勒方式工作，两者中间放置隔声层隔声，其中一个作为超声发射换能器，固定在与管道轴向平行的透声楔块表面，将其远场声束沿垂直于管道轴向方向发射到被测管道内形成超声敏感场，一个作为超声接收换能器，固定在倾斜于管道轴向的透声楔块表面，接收超声回波信号；所述超声探头中发射换能器的发射声束与接收换能器的接收声束在流场中构成超声局部测量场，接收换能器接收其局部测量场内所有散射体产生的合成超声回波，获得局部测量场内由各散射体流速产生的合成多普勒频移投影信息；测量时，按一定顺序依次激励超声探头中的发射换能器，在每次激励下所有接收换能器同时接收超声回波信号，在同一截面多方向激励下获得被测管道内流体流速的多方向合成超声多普勒频移投影信息；所述超声传感器阵列中所有发射与接收换能器在管道内形成的局部测量场的并集为超声完整测量场；所述超声传感器阵列的超声接收换能器与管道轴向夹角在30°到60°的区间范围，接收换能器夹角的取值和超声探头数量、换能器尺寸的选取使得完整测量场沿管道轴向的二维投影平面为管道内的整个横截面区域；所述完整测量场内的流体流速分布可等效为被测截面上的流速分布，超声信号发生与检测单元获得的被测流体多方向合成多普勒频移信息经过超声多普勒信号分析单元，流体速度场重建单元和输出与显示单元得到流体截面速度分布图，实现多相流截面流速分布的可视化重建。