[发明专利]一种基于散射光测量管道流量的系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于散射光测量管道流量的系统及方法，所述系统包括激光发射机构、透明有机玻璃管以及信号检测机构；所述信号检测机构包括探头、用于支撑所述探头的支架、光度计以及计算机；所述探头、所述激光发射机构以及透明有机玻璃管的中心轴均位于同一平面内。本发明首次通过对散射光进行测量完成对管道内气液两相流的测量，能通过研究散射光的衰减特性来为近红外透射光测量的方法做辅助对比与参考，进一步推动近红外光谱技术的发展。本发明提供了一套相含率辅助测量系统，测量时可将散射光和透射光进行组合测量，从不同角度测量气液两相流，大大提高了测量的可靠性。

技术领域

本发明涉及气液两相流检测技术领域，具体地说是涉及一种基于散射光测量管道流量的系统及方法。

背景技术

当前气液两相流的相含率测量方法有多种，一是采用最普遍的圆管，将探头径向放置进行测量；二是在水平圆管道上将原有探头径向放置测量的方式改为沿流体流动方向进行测量；三是将水平圆管道变为竖直方管道，使探头沿流体流动方向进行测量；四是通过使用多组发射探头与接收探头组成统一整体，利用近红外收发探头对水平和垂直流向的气液两相流进行探测，从而达到更加准确测量的目的。以上对于结构的设计使用的都是近红外光测量，且测量的都是透射光，近红外激光测量技术无需采样和样品预处理，具有非接触以及实时在线监测等特点，在气液两相流检测领域获得了初步探索研究，但在研究中发现，由于气液两相流介质界面复杂多变，同时由于近红外光的肉眼不可见性，更增强了近红外探测气液两相流的挑战性。

为了减弱近红外光的不确定性以及提高相含率测量的准确度，本发明设计一种基于散射光测量管道流量的系统及方法，以提高相含率测量的准确度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于散射光测量管道流量的系统及方法，以解决现有系统在测量气液两相流过程中激光各种衰减测量不准确的问题。

本发明采用的技术方案是：一种基于散射光测量管道流量的系统，所述系统包括激光发射机构、透明有机玻璃管以及信号检测机构；所述激光发射机构包括激光器和滤波器，所述激光器用于产生波长范围为400～2400nm的发射光，发射光经滤波器后输出400～2400nm内任意波段的单色光；

所述信号检测机构包括探头、用于支撑所述探头的支架、光度计以及计算机；所述探头、所述激光发射机构以及透明有机玻璃管的中心轴均位于同一平面内，激光发射机构发射的单色光垂直于透明有机玻璃管的中心轴入射至管内，单色光经管内气液两相流体吸收后射出所述透明有机玻璃管，同时在透明有机玻璃管周围产生散射光；所述探头用于接收所述散射光，并将散射光信号传输至光度计，所述计算机用于对光度计传输的信号进行处理和分析。

所述探头与所述激光发射机构位于透明有机玻璃管的同侧，且探头位于与单色光入射方向呈45度或315度夹角的直线上。

所述探头与所述激光发射机构位于透明有机玻璃管的两侧，且探头位于与单色光入射方向呈135度或225度夹角的直线上。

所述激光器为SC400-4型超连续谱激光器，所述滤波器为LLTF滤波器。

所述光度计为S470型UDT台式光度计，所述探头为247 型平板辐射传感器探头。

所述支架用于对探头的空间位置进行调整，所述透明有机玻璃管为圆形管。

一种基于散射光测量管道流量的方法，包括以下步骤：

（a）设置任一上述的系统；

（b）生成气液两相流，并让流体在透明有机玻璃管内流动；

（c）打开激光器，使发射的单色光垂直射入有机玻璃管；

（d）用探头和光度计在有机玻璃管周围探测散射光，之后用计算机进行数据处理和分析。