[发明专利]基于ESMD的气固两相流颗粒速度检测方法

说明书

本发明公开了一种基于ESMD的气固两相流颗粒速度检测方法，其特征在于，步骤如下：步骤一、在气力输送管道上安装静电传感器探头，并采集所述静电传感器探头上的静电信号；步骤二、采集到的静电信号进行ESMD分解处理，得到静电信号最高频本征模态M₁的瞬时频率分布f_m1；步骤三、对静电传感器的特征系数g_s进行标定；步骤四、根据步骤三标定的特征系数g_s和步骤二得到的静电信号最高频本征模态M₁的瞬时频率f_m1计算气固两相流颗粒速度。与传统的FFT信号分析相比，利用ESMD对静电信号进行分解计算，静电信号的最高频本征模态M₁具有稳定的瞬时频率f_m1分布；静电传感器特征系数g_s具有良好的稳定性；气固两相流颗粒速度测量方法计算简便，稳定高效。

技术领域

本发明属于气固两相流流动检测技术领域，尤其是颗粒速度的检测技术。

背景技术

目前已开发有多种非接触式气固两相流颗粒速度测量方法：如多普勒法、互相关法、空间滤波法、核磁共振法、示踪法等。基于静电的颗粒速度测量方法(如静电相关法、空间滤波法)具有测量范围宽、适应性强、不阻碍流动，可实现非接触测量等优点，在工业应用上，与其它测量方法相比有较大优势。但是，他们又都存在各自的局限：相关法测速只有在流动稳定，固相弥散度尽可能均匀，并且满足“凝固”流动图型的状况下，才会获得对称的具有明确尖峰的互相关函数曲线，这在实际测量当中有时难以保证；空间滤波法在功率谱特性曲线上，表现为各点离散程度较大，波峰不明显，甚至被其他的波峰掩盖，这为频率峰值的准确确定带来困难，影响颗粒流动速度的测量准确性。

基于环状静电感应空间滤波测速法是与本发明最接近的技术方案。该方法先对静电信号进行快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation,FFT)获取信号对应的频率谱，后对频率谱进行曲线拟合或者小波分析等进行趋势项提取，进而确定其峰值频率f_max，最后将f_max乘以静电传感器几何特征常数g_r，即可得到颗粒速度v_s。

静电感应空间滤波法在功率谱特性曲线上，表现为各点离散程度较大，波峰不明显，甚至被其他的波峰掩盖，这给频率峰值的准确确定带来一定的困难，从而影响颗粒流动速度测量准确性。即使通过进行曲线拟合或者小波分析等对频率谱进行趋势项提取，能在一定程度上提高所确定的频率峰值的准确性，但总体效果并不十分明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有静电测量技术的不足，而提供一种通过有效提取静电信号的本征模态频率从而提高颗粒流动速度测量准确性的基于极点对称模态分解的气固两相流颗粒速度检测方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于ESMD的气固两相流颗粒速度检测方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一、在气力输送管道上安装静电传感器探头，并采集所述静电传感器探头上的静电信号；

步骤二、采集到的静电信号进行ESMD分解处理，得到静电信号最高频本征模态M₁的瞬时频率分布f_m1；

步骤三、对静电传感器的特征系数g_s进行标定；

步骤四、根据步骤三标定的特征系数g_s和步骤二得到的静电信号最高频本征模态的瞬时频率f_m1计算气固两相流颗粒速度。