[发明专利]环状流局部动态液膜平均厚度的直接测量方法

摘要

本发明涉及一种环状流局部动态液膜平均厚度的直接测量方法，用于测量在管道里流动的导电液体的液膜，所采用的数据测量模块包括直流稳压电源、插入深度可调的接触探针传感器以及一个精密电阻；插入深度可调的接触探针传感器，包括螺旋测微器6、双平行接触探针2、连接部件9、固定支架3、可伸缩支架7和弹簧8。测量方法如下：当导电液体淹没探针下端时，两个探针之间导通，整个电路构成回路，电流流经精密电阻，其两端的电压不为零，两个探针之间没有液体时，精密电阻两端的电压为零，连续测量时，表现为不同的占空比，得到对应插入深度的电压信号，最后数据处理模块计算出局部动态液膜的平均厚度。

主权项

1.一种环状流局部动态液膜平均厚度的直接测量方法，用于测量在管道里流动的导电液体的液膜，所采用的测量系统包括数据测量模块、数据采集模块以及数据处理模块，其中，数据测量模块包括直流稳压电源、插入深度可调的接触探针传感器以及一个精密电阻；所述的插入深度可调的接触探针传感器，包括螺旋测微器(6)、双平行接触探针(2)、连接部件(9)、固定支架(3)、可伸缩支架(7)和弹簧(8)，其中，螺旋测微器(6)的主体固定于固定支架(3)上；连接部件(9)包括外壳(10)，固定连接在外壳(10)上支撑环，金属杆(13)与支撑环(12)内侧紧贴；螺旋测微器(6)的测量端与连接部件(9)的金属杆(13)相连；双平行接触探针(2)固定在连接部件(9)外壳的下部；连接部件(9)通过可伸缩支架(7)与固定支架(3)相连，在可伸缩支架(7)的竖杆外设置有弹簧，弹簧置于固定支架与连接部件(9)之间；双平行接触探针(2)除探针下端外均涂上疏水材料；直流稳压电源提供的稳压源加载在相互串联的精密电阻和双平行接触探针(2)上，精密电阻两端的电压由数据采集模块采集后被送入数据处理模块；测量方法如下：当导电液体淹没探针下端时，两个探针之间导通，整个电路构成回路，电流流经精密电阻，其两端的电压不为零，两个探针之间没有液体时，精密电阻两端的电压为零，连续测量时，表现为不同的占空比，根据精度要求的不同，利用螺旋测微器选定双平行接触探针的插入深度增量值，得到对应插入深度的电压信号，最后数据处理模块计算出局部动态液膜的平均厚度，测量方法为：将一对双平行接触探针插入管内，使探针下端位于液膜附近，当探针下端位于液膜表面与液体接触时，探针头之间形成了导电通路；当探针头在液膜表面之上不与液膜接触时，则电路处于开路，通过测出精密电阻两端的电压可判断液膜是否与探针头相接触；调节螺旋测微器，使接触探针的插入深度逐渐增加，当采集数据中开始出现非零信号时记下此时的插入深度值与其对应电压信号时间序列；根据精度要求的不同，选定探针传感器的插入深度增量值，继续往下调节螺旋测微器，依次记下每一个插入深度值与其对应的电压信号时间序列，直到检测的电压信号保持为非零电压；将插入深度值转为化液膜厚度值，将电压信号时间序列转化为插入深度值对应的占空比，按从小到大排序后把占空比逐个做差可得到每一个液膜厚度值对应的权值，设液膜厚度序列为hi，其对应的权值序列为wi，i＝1,2,3,…,N，故而得到平均液膜厚度值H＝(h1×w1+h2×w2+h3×w3+…+hN×wN)。