[发明专利]基于动力学相关因子指数与互相关技术的栓塞流速度测量方法

权利要求书

1.一种基于动力学相关因子指数与互相关技术的栓塞流速度测量方法，该方法是在由双截面电学传感器阵列、电子测量电路和成像计算机构成的电容层析成像系统中，对通过水平绝缘管道的栓塞流进行测量，该方法包含以下步骤：

1）在水平绝缘管道的上游截面处，绕水平绝缘管道内壁等间距地安装m个电极，组成上游传感器阵列；在距离所述上游截面S处的下游截面安装一套与上游传感器结构相同的电极，即下游传感器阵列；对上、下游传感器阵列的m个电极均按逆时针顺序依次标号为（1'）、（2'）、（3'）…、m'，采用传统的1-by-1激励测量模式，即在每一帧的数据采集中，首先对电极（1'）施加幅值为V的电压激励，其余m-1个电极接地，测量电极1'分别与电极（2'）到m'共m-1个电容值；然后对电极（2'）施加幅值为V的电压激励，其余m-1个电极接地，测量电极（2'）分别与电极（3'）到m'共m-2个电容值；以此类推，最后对电极(m-1)'施加幅值为V的电压激励，其余m-1个电极接地，测量电极(m-1)'与电极m'共1个电容值；

由此，在每一帧中，对所述上、下游截面各测得M＝m(m-1)/2个独立测量电容值，对上游截面的M个独立测量电容值进行空、满场标定，将得到的标定电容值按前述测量顺序排成一个M维的列向量，取所述列向量的l₂范数与1/M的乘积作为反应测量数据波动的特征数，共采集N帧，得到N个特征数组成一个时间序列 代表上游时间序列；按同样方法，由所述下游截面的独立测量电容值得到下游时间序列 

2）对所述上游时间序列 利用小波降噪，得到降噪后的上游时间序列X'并做归一化处理，得到归一化的上游时间序列X；对所述下游时间序列 做同样的小波降噪，得到降噪后的下游时间序列Y'并进行归一化，得到归一化的下游时间序列Y； 

3）从所述归一化的上游时间序列X中，取t点左边长度为l的区间，即[t-l，t-1]内的时间序列W^l，及t点右边长度为l的区间，即[t+1，t+l]内的时间序列W^r，计算W^l与W^r的动力学相关因子指数Q(t)，其中t依次从l+1取值到N-l，相应地获得N-2l个Q(t)的值，组成一个长度为N-2l的动力学相关因子指数序列Q；

4）寻找所述动力学相关因子指数序列Q的最大值点P，以P为时间窗，即用于计算相关速度的时间序列所在的区间的起点，并取时间窗宽度为L，分别从所述归一化的上、下游时间序列X、Y中取时间窗内的时间序列组成上、下游目标时间序列 

5）对所述上、下游目标时间序列 进行互相关计算，获得相关速度即是通过水平绝缘管道的栓塞流的波动速度。

2.根据权利要求1所述的基于动力学相关因子指数与互相关技术的栓塞流速度测量方法，其特征是：所述步骤1）中空、满场标定是指对每个独立测量电容值，按下式计算一个标定电容值：

其中， 为第j帧中的第i个标定电容值， 为管道充满空气时第j帧中的第i个独立测量电容值， 为管道充满粉煤灰时第j帧中的第i个独立测量电容值， 为粉煤灰与空气混合流动时第j帧中的第i个独立测量电容值。

3.根据权利要求1所述的基于动力学相关因子指数与互相关技术的栓塞流速度测量方法，其特征是：所述步骤2）中的小波降噪是指选用‘db4’基小波，分别对所述上、下游时间序列 进行三步小波分解，然后用得到的轮廓系数重建信号，得到降噪后的上、下游时间序列X'、Y'。 

所述步骤2）中的归一化，计算方法如下：

其中x'(j)、y'(j)分别为所述X'、Y'的第j个元素，max(X')、min(X')分别代表所述X'中的最大、最小值，max(Y')、min(Y')分别代表所述Y'中的最大、最小值，x(j)、y(j)分别为所述归一化的上、下游时间序列X、Y的第j个元素。