[发明专利]基于超声波层析成像的气液固三相分相含率的测量方法

权利要求书

1.基于超声波层析成像的气液固三相流分相含率的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.测量得到气相和液相距离a；

步骤2.利用气相和液相距离a计算气相含率a_g；

步骤3.利用超声波探头发射和接受超声波信号；

步骤4.利用图像重建算法进行层析成像；

步骤5.得到重建的图像后计算出固相含率a_s和液相含率a_l；

在步骤1测量之前，需执行以下步骤：

S1.在天然气、钻井液、岩屑并存的气液固三相流管道中，围绕管道一周布置多个完全相同的超声波探头；

S2.相邻两个超声波探头之间间隔相同的角度；

S3.两个超声波探头须在垂直于水平面的方向安装；

S4.围绕管道一周的超声波探头都发射相同频率f和幅值A并且接收其他超声波探头发射的超声波数据；

S1中围绕管道一周布置18个完全相同的超声波探头，S2中相邻两个超声波探头之间间隔相同的角度，所述角度为20°；

通过采集声压P和声强I以及幅值A衰减数据后，采用优化的TSVD正则化方法进行层析成像，所述层析成像本质为解方程组R^m×nx＝b，所述方程组解为：

其中，λ₁和λ₂为正则化参数，σ_i为奇异值，u_i,b为傅里叶系数，v_i为右奇异向量，n为图像重建方程组的列数，k为满足此σ_k+1≤λ≤σ_k式子的一个正整数。

2.根据权利要求1所述的基于超声波层析成像的气液固三相流分相含率的测量方法，其特征在于，S4中，所述超声波数据包括声压P和声强I以及幅值A。

3.根据权利要求1所述的基于超声波层析成像的气液固三相流分相含率的测量方法，其特征在于，控制最上方的超声波探头发射信号，并且接收回波信号测得气相和液相距离a。

4.根据权利要求1所述的基于超声波层析成像的气液固三相流分相含率的测量方法，其特征在于，若气相和液相距离a小于管道半径r，则气相含率计算公式为：

若气相和液相距离a大于管道半径r，则气相含率计算公式为：

5.根据权利要求1所述的基于超声波层析成像的气液固三相含率的测量方法，其特征在于，在测到气相和液相距离a后，控制正上方相邻超声波探头按顺时针顺序轮流发射超声波信号，所述按顺时针顺序轮流发射超声波信号为在所有超声波探头都接受到超声波信号后，再进行下一个超声波探头信号的发射。

6.根据权利要求2所述的基于超声波层析成像的气液固三相流分相含率的测量方法，其特征在于，通过对层析成像后的图像进行SURF处理，所述SURF能更快提取重建图像特征，再对SURF处理后的图像进行二值化处理，所述二值化包括图像上的点的灰度值为0或255，也就是将整个层析图像呈现出明显的黑白效果；

即将256个亮度等级的灰度图像通过适当的阈值选取而获得二值化图像，所述阈值选取一定的常数，所述常数为让固相部分在图像中呈现黑色，其余部分呈现白色，从而测量出固相含率a_s。