[发明专利]用于测量管道周向壁面薄液膜厚度的传感器

权利要求书

1.一种用于测量管道周向壁面薄液膜厚度的传感器，其特征在于，包括：激励电极、接收电极、屏蔽电极、输出激励运算放大器、激励电极触发开关、矩形脉冲触发开关、矩形脉冲电源、跨阻运算放大器、取样控制信号、取样保持电路、数模转换器、数据传输总线、柔性印刷电路板，其中，

所述激励电极、接收电极、屏蔽电极为一组测量单元，在柔性印刷电路板上依次顺序排列，测量单元为若干组；

所述柔性印刷电路板沿圆周方向卷制成与管道内径相等的圆筒，并平齐装配于管道的内表面；

所述矩形脉冲电源、矩形脉冲触发开关、激励电极触发开关、输出激励运算放大器和激励电极依次连接，构成激励电路；

所述接收电极、跨阻运算放大器、取样控制信号、取样保持电路、数模转换器和数据传输总线依次连接，构成信号采集电路。

2.如权利要求1所述用于测量管道周向壁面薄液膜厚度的传感器，其特征在于，所述测量单元为循环的若干组。

3.如权利要求1所述用于测量管道周向壁面薄液膜厚度的传感器，其特征在于，所述激励电极卷制成一个电极环，接收电极则沿管道周向均匀分布。

4.如权利要求1所述用于测量管道周向壁面薄液膜厚度的传感器，其特征在于，所述激励电极同时与若干接收电极配对。

5.如权利要求1所述的用于测量管道周向壁面薄液膜厚度的传感器，其特征在于，所述柔性印刷电路板的厚度的范围为0.1～0.2mm。

6.如权利要求1所述的用于测量管道周向壁面薄液膜厚度的传感器，其特征在于，所述测量单元的数量根据管道壁面几何尺寸进行调整。

7.如权利要求1所述的用于测量管道周向壁面薄液膜厚度的传感器，其特征在于，所述矩形脉冲电源提供周期恒定的矩形脉冲电压，并由矩形脉冲触发开关控制，矩形脉冲触发开关开启，激励电极触发开关开启，矩形脉冲电压通过输出激励运算放大器到达激励电极，激励电路完成工作；然后接收电极接收到通过激励电极与接收电极之间的液膜传递的电流信号，信号通过跨阻运算放大器、取样控制信号、取样保持电路、数模转换器和数据传输总线，最终存储在电脑中，完成一个激励电极和接收电极的工作过程，在此过程中，其他激励电极一直处于未激活状态，保持零电位，屏蔽电极保持接地状态。

8.如权利要求1所述的用于测量管道周向壁面薄液膜厚度的传感器，其特征在于，所述电脑根据信号采集电路的接收电流信号归一化后得到归一化电流信号，归一化电流信号与管道壁面已知的液膜厚度之间的敏感曲线，进行高次多项式拟合，得到如下计算关系式，即求出此归一化电流信号下对应的壁面液膜厚度：

I^*＝1.345×10^-4+3.599×δ-9.076×δ²+13.859×δ³-12.625×δ⁴+7.053×δ⁵-2.438×δ⁶+0.508×δ⁷-0.053×δ⁸+0.003×δ⁹

式中：I^*为归一化电流信号；δ为壁面液膜厚，mm。