[发明专利]同步获取气固两相流内电容和静电信号的测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种同步获取气固两相流内电容和静电信号的测量装置及方法，其中测量装置包括信号发生器、与信号发生器连接的激励电极、用于获取激励电极作用在两相流上的电信号和颗粒荷电信号的检测电极以及与所述检测电极连接的检测电路，所述检测电路包括信号发生器、电流电压转换模块、用于获取静电信号的第一电路单元和用于获取电容信号的第二电路单元；所述第一电路单元包括低通滤波器和信号放大器；所述第二电路单元包括带通滤波器及幅值转换器；所述带通滤波器的中心频率和信号发生器输出信号的频率相同。相比于现有的静电与电容传感器集成技术，本发明同时获得的电容信号和颗粒静电信号来自于同一灵敏区域内的颗粒。

技术领域

本发明涉及气固两相流测量领域，具体是一种同步获取气固两相流内电容和静电信号的测量装置及方法。

背景技术

两相流系统广泛存在于能源、化工、电力及冶金等工业领域。随着现代工业的发展，对工业过程参数检测与控制要求越来越高，两相流动参数的准确测量对工业过程的安全高效运行以及环保具有重要的现实意义。

电学法由于其具有非接触、可靠性高、成本低和易于维护等优点在气固两相流动参数测量具有很大的应用潜力和价值。电学法主要包括静电法和电容法两种。静电法是基于气固两相流颗粒荷电现象建立的颗粒流动参数方法，通过在颗粒流动通道上设置静电传感器来获得颗粒的荷电信息，进而对颗粒流动特性的表征。电容法的基本原理是当流体通过电容极板形成的敏感电场时，流体混合物浓度(即等效介电常数)变化将引起电容传感器电容值相应变化，这样使测量固相浓度问题转化为检测电容值的问题。

目前在使用电学法对气固两相流进行测量时，一般是单独使用静电传感器或者电容传感器来获得静电信号或者电容信号，也可将二者同时用于流动测量，但也仅是将二者进行简单组合来使用。但静电传感器和电容传感器是沿流动方向按顺序布置的，灵敏空间不在同一个区域，因此获得的静电传感器和电容传感器无法反映同一区域内的颗粒流动信息。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是同步获得同一灵敏空间内的静电和电容信号的气固两相流颗粒流动参数的测量装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种同步获取气固两相流内电容和静电信号的测量装置，包括信号发生器、与信号发生器连接的激励电极、用于获取激励电极作用在两相流上的电信号和颗粒荷电信号的检测电极以及与所述检测电极连接的检测电路，其特征在于：所述检测电路包括信号发生器、电流电压转换模块、用于获取静电信号的第一电路单元和用于获取电容信号的第二电路单元；所述第一电路单元包括低通滤波器和信号放大器；所述第二电路单元包括带通滤波器及幅值转换器；所述带通滤波器的中心频率和信号发生器输出信号的频率相同；所述低通滤波器的截止频率f_LP、信号发生器输出信号的频率f与静电信号频率f_q之间满足：10f_q≤f_LP≤f/10。

所述静电信号的频率f_q取决于颗粒运动速度v和检测电极的宽度w，满足f_q≤v/w。实际中v＜40m/s，w＞5cm，所以f_q＜800Hz。

所述信号发生器输出信号的频率，应设置在100kHz～10MHz范围内。

所述信号发生器为DDS信号发生器。

所述DDS信号发生器输出信号为正弦信号。

一种气固两相流颗粒流动参数的测量方法，其特征在于，采用上述测量装置进行测量。

采用上述测量装置测量获取电容信号和电压信号的具体步骤为：

S1在激励电极上施加由DDS信号发生器产生的高频交流电压的激励信号V_s，其频率应设置在100kHz～10MHz范围内；