[发明专利]基于光电二极管阵列传感器的小管道气液两相流参数测量装置和方法

权利要求书

1.一种基于光电二极管阵列传感器的小管道气液两相流参数测量装置，其特征在于包括 激光二极管(1)、扩束镜(2)、狭缝(3)、甘油槽(4)、透明小管道(5)、光电二极管阵列 传感器(6)、数据采集模块(7)、微型计算机(8)，在甘油槽(4)一侧，依次放置共光轴的 激光二极管(1)、扩束镜(2)、狭缝(3)，在甘油槽(4)另一侧垂直向外放置的光电二极管 阵列传感器(6)、数据采集模块(7)、微型计算机(8),透明小管道(5)放置在甘油槽(4) 中，且与光路方向垂直，光电二极管阵列传感器(6)与甘油槽(4)贴合放置，同时与数据 采集模块(7)、微型计算机(8)依次相连。

2.一种如权利要求1所述装置的“两步法”气液两相流流型辨识方法，其特征在于该方 法包括如下步骤：

1)激光二极管、扩束镜以及狭缝产生片状激光，片状激光透过甘油槽后照射到透明小管 道，经过管道内气液两相介质的反射与折射作用后，形成出射激光；使用光电二极管阵列传 感器(6)获取激光信号，经过数据采集模块(7)转化为电压信号后发送到微型机算机(8)；

2)提取电压信号的均值与方差，组成特征向量；

3)采用“两步法”实现流型辨识：第一步根据两相流流动特征，将流型划分为两组，其 中组一包括泡状流与段塞流，组二包括层状流与环状流，利用Fisher判别分析建立相应的分 类器A，实现组一与组二的分类；第二步利用Fisher判别分析建立分类器B和C，分别在组 一与组二各自内部进行流型辨识，从而实现四种典型流型的辨识。

3.根据权利要求2所述的流型辨识方法，其特征在于所述的步骤2)的特征向量为：

x＝[m₁,m₂…,m_n,e₁,e₂…,e_n]^T

其中m与e分别为每个传感单元获得的电压信号的均值与方差，n为光电二极管阵列传 感器内传感单元个数，令u_k为光电二极管阵列传感器中第k个传感单元获得的电压信号，信 号长度为L，则它的均值m_k与方差e_k可以表示为：

mk=1LΣi=1Luk(i)]]>

ek=1L-1Σi=1L(uk(i)-mk)2.]]>