[发明专利]一种水力机械空化与气液两相流监测方法和装置

权利要求书

1.一种水力机械空化与气液两相流监测方法，其特征在于：采用发射超声载波的方法完成对流场的实时监测，当发生空化或存在气液两相流时流场必然存在气泡而影响流体的流动，该信息将调制到超声载波上；通过对信号峭度的解调，进而进行特征分析、特征提取和特征选择，最终基于支持向量机识别技术建立流态分类器完成流态的实时监测，具体包括以下步骤：

步骤一，放置超声换能器：采用非介入方式将超声换能器安装在水力机械的出口，换能器与出口管道两接触面保持平行，目的是为了采用发射超声载波，而空化或存在气液两相流时流场必然存在气泡，同时会对流体运动产生影响，该信息可反映在超声载波上；

步骤二，建立分类器：基于数据处理软件平台采用支持向量机(SVM)方法对无空化、空化发展的不同阶段、不同进口含气率时流场反应出的超声载波信号进行解调，通过分类器的训练过程建立各种存在空化或气液两相流现象的流态分类器；

步骤三，进行信号的采集：利用数据采集卡和相应的数据采集软件编写程序对不同流态下的超声载波信号进行高速连续采集，目的是为了利用水力机械不同运行工况下超声载波信号进行分析分析；

步骤四，数据分析：通过数据处理软件平台编写程序完成对采集信号的幅度解调，并根据建立的不同空化或气液两相流现象时的流态分类器对实时采集的数据样本进行分类，完成对其流动状态的判断，输出监测结果。

2.根据权利要求1所述的一种水力机械空化与气液两相流监测方法，其特征在于：所述数据处理软件是指Matlab、Mathmatica或Fortran，可通过编程语言对信号数据进行处理的软件。

3.根据权利要求1所述的一种水力机械空化与气液两相流监测方法，其特征在于：所述数据采集卡和相应的数据采集软件是指NI的声学采集卡和Labview软件、LMS数据采集前端和终端以及其他厂家生产的能对超声载波数字信号进行采集的任何一种设备。

4.实施权利要求1~3所述一种水力机械空化与气液两相流监测方法的监测装置，其特征在于包括：超声换能器(1)、声学采集卡(2)、计算机(3)、信号采集系统(4)和信号分析系统(5)；所述超声换能器(1)安放在水力机械出口，并与管道两接触面保持平行；所述声学采集卡(2)与超声换能器(1)和计算机(3)相连接，通过装在计算机中的数据采集程序完成不同流态下超声载波信号的连续高速采集并直接在数据处理程序中进行状态识别。