[发明专利]一种双马鞍结构的高信噪比气液两相流相含率检测方法

说明书

本发明公开了一种基于双马鞍结构的高信噪比气液两相流相含率检测方法，在两相流相含率检测系统中应用圆形线圈来测量，其在空间中均匀分布。但是实际检测时被测体并未处于灵敏场中，并且两相流电导率、磁导率较低，导致传统两相流检测时灵敏度不高、抗干扰能力差。在本发明中，由于检测系统处于谐振状态时，故两相流相含率的测量将比传统电磁检测更加灵敏，并且由于发射接收回路谐振于同一频率，使不同频率的干扰信号不会被检测线圈接收，其抗干扰能力较强。另外马鞍形的收发线圈产生的励磁磁场的磁通密度沿被测量管道分布较均匀，故两相流管道处于灵敏场中，测量更为精确。

技术领域

本发明属于两相流检测领域。具体涉及密闭管道内气液两相流相含率的计算和测量，特别涉及两相流检测中的抗干扰性与高灵敏检测。

背景技术

在工业管道运输中，存在大量多相物质混合流动的情况，通常称之为多相流。相是指某一系统中具有相同成分及相同物理、化学性质的均匀物质部分。在宏观上，常把自然界分为三相,即气相、液相和固相。在两相流系统中，由于各相间的相互作用，致使两相流特性复杂，参数检测困难。其中，相含率的测量是两相流检测领域中难点，因为它是表征流动过程的关键，也是预测气液两相流中质量、动量和能量传递的基础。

液气两相流传感器在国外的相关研究工作开展较早。随着科学技术的发展，各种新技术(辐射线技术、激光多普勒技术、核磁共振技术、超声技术、微波技术、光纤技术、流动成像技术等)被应用到两相流参数检测中，同时模糊数学理论，混沌理论，小波分析和神经网络等现代信息处理方法也应用到分析两相流的各种参数检测中。由于气液两相流特性导致检测灵敏度不高，测量系统抗干扰性差，对检测系统与方法设计提出了更高要求。

一般在两相流相含率检测系统中应用圆形线圈来测量，其产生励磁磁场的磁通密度在整个空间分布较均匀。当线圈通入交变电流时，被测两相流相应的产生涡流损耗，不同相含率对应不同的涡流损耗。而涡流损耗的变化会引起测量系统中负载电压的大小相应产生变化，通过测量系统中负载电压大小可以间接反映气液两相流相含率的参数信息。但是由于磁场在整个空间均匀分布，导致对两相流并未处于灵敏场中，计算精度不高，且易受干扰。这就使得一般检测法只能大概计算两相流相含率。磁场源除了具有一定的磁场强度，还应在某个空间内按一定要求分布，如励磁磁场的磁通密度沿被测量管道均匀分布。

针对以上情况，急需针对两相流本身特点，设计一种高信噪比检测系统提高检测灵敏度、抗干扰能力，并且能使复杂的两相流相含率测量过程转化为数学公式的计算。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种气液两相流相含率测量方法，该方法中检测系统始终处于谐振状态，利用谐振状态的滤波作用，并使被测两相流处于均匀的高灵敏磁场中。具有信噪比高，抗干扰能力强的优势，并且通过对两相流参数的检测，可以把相含率的变化用数学模型表示出来。

以下为具体步骤：

(1)、检测系统特征在于装置包括接收系统和发射系统，接收系统由接收线圈、电容C₂和负载串联组成。发射系统由信号发生器、功率放大器、电容C₁和发射线圈构成，其中信号发生器输出端与功率放大器信号输入端相连，功率放大器正向输出端、发射线圈、电容C₁与功率放大器的负向输出端组成串联回路；

(2)、设定发射、接收回路参数。其中发射回路中R_S为电源内阻、V_S为电源电压、R₁为发射回路等效电阻、L₁为线圈自感，接收回路中R₂为接收回路等效电阻、R_L为负载、L₂为线圈自感；