[发明专利]两相流相含率超声回波测量方法

摘要

本发明涉及一种两相流相含率超声回波测量方法，用于对流经被测管道的两相流体的过程参数进行测量，该测量方法将采用单一超声探头的超声传感器置于被测管道底端且与被测介质不接触，超声信号发生与检测单元由同一超声探头实现，超声探头的收发状态由两个单刀双掷开关来实现切换；此开关组合同时可控制发射信号与回声信号的采集时序；利用超声经过声阻抗相差巨大的介质交界面会产生强反射来获取被测两相流体分界面的位置，并结合超声强度衰减率，对气液界面曲率进行补偿，计算出准确的两相流截面相含率。本发明能够提升测量精度。

主权项

1.一种两相流相含率超声回波测量方法，用于对流经被测管道的两相流体的过程参数进行测量，该测量方法将采用单一超声探头的超声传感器置于被测管道底端且与被测介质不接触，超声信号发生与检测单元由同一超声探头实现，超声探头的收发状态由两个单刀双掷开关来实现切换；此开关组合同时可控制发射信号与回声信号的采集时序；利用超声经过声阻抗相差巨大的介质交界面会产生强反射来获取被测两相流体分界面的位置，并结合超声强度衰减率，对气液界面曲率进行补偿，计算出准确的两相流截面相含率,测量方法如下：1).采集超声传感器信号，获取超声回波时间t1和回波强度Pb；2).计算超声波从探头经管壁进入被测流体的时间其中s为超声探头与管道内壁的距离，c_g为超声波在管壁中的传播速度；3).计算超声在液相中的往返时间t＝t1‑2t2，进而计算管道截面气液分界面的位置h＝1/2cWt，即液相在管道截面的高度，其中cW为超声波在水中的速度，h为气液分界面的高度；4).计算超声回波参照强度Ph＝ah+b，其中Ph为在高度h下的参照强度，单位为Pa，a为强度‑高度比例系数，b为修正参数；5).带入气液分界面的高度h，计算交界面为平面时的气相含率αgf＝dh+e，d为含率‑高度比例系数，e为修正参数；6).计算随气液界面高度变化的含率系数k＝fh²+gh+i，其中，f为二次拟合系数，g为一次拟合系数，i为修正系数，含率系数k表征气相含率随超声回波参照强度回声实际强度与比的变化速率；7).代入超声回波参照强度P_h、参照气相含率α_gf、回声实际强度P_b以及k值，利用公式计算实际气相含率α_gb，当界面为平面时即回声强度比为1时气相实际含率与气相理论含率相等，以上参数a、b、d、e、f、g、h通过实验获得。