气液两相流系统的小波软测量技术

提出了一种基于小波分析技术的气液两相流流型判别软测量模型.气液两相流中简单、易测而且可靠的差压波动信号作为软测量模型中的辅助变量,气液两相流的流型作为模型中的主导变量,利用小波分析技术建立了主导变量和辅助变量之间的数学关系,进而通过测量差压波动信号可以对气液两相流的流型进行判别.实验证明所建立的软测量模型是有效的.     

液固两相流中固体的测量

讨论了液固两相流中固体量的计算问题与方法，并讨论了实用的检测仪表选用的问题，简介了部分应用实例。     

超声多普勒谱修正的油水两相流流速测量

针对水平管道油水两相流流速的无扰动测量问题,提出一种基于超声/电学双模态传感器的流速测量方法。测量系统由连续波超声多普勒传感器和基于电容与电导的电学传感器构成,分别用于获取两相流流速和分相含率。由于连续波多普勒的测量区域集中于管道中心,受流速剖面、含率分布影响,所测得流速并非流体的总表观流速。在假设含率分布满足高斯分布的前提下,建立相含率加权的多普勒能量谱模型,将含率分布的影响因素引入总表观流速的测量,并建立总表管流速和分相表观流速的计算模型。在试验基础上,分别确定水连续和油连续时总表观流速计算模型的参数。试验表明,通过模型计算出的表观流速与实际测量的流速能够较好吻合,总表观流速的相对误差小于6.32%,分相表观流速的方均根误差小于5.64%。     

用于两相流流速测量的极性导向式自适应算法

提出利用导向式自适应算法处理两相流的流动噪声信号,以估计出的流动噪声传输参数计算两相流流速,对这种算法的收敛性和流速测量性能进行了论证.当流动噪声信号量化为1 bit时,则形成极性导向自适应算法,它便于用比较简单的硬件实现快速运算,适于制作成专用的流速检测集成芯片.理论分析和实验结果表明,这种方法测量结果的实时性和分辨率优于相关法.文中给出气水两相流垂直管段与极性相关法进行对比实验的结果.     

基于ECT传感器和模式识别的气液两相流空隙率测量新方法研究

基于电容层析成像(ECT)传感器和模式识别理论,提出了一种新型的气液两相流空隙率测量方法。根据流型几何特征分别建立了空隙率的三个模板库。测量时先对流型进行分类,再调用对应的模板库利用距离测度进行模板匹配,从而得到空隙率。实验结果表明该方法是可行的,有助于克服测量结果易受流型影响的问题,同时速度优于传统ECT技术方法,获得一个管截面空隙率值所花费的测量时间小于50ms,最大测量误差可小于5%,满足工业在线运行需要。     

气液两相流泵的研究进展

介绍了气液两相流动的主要计算模型,总结了现有两相流泵的特点,对有关两相流泵的流场分析,性能预测,试验研究及水力设计等方面的现有成果分别进行了综述,对应进一步深入研究的问题及研究中应遵循的一些原则进行了初步探讨。     

利用涡街特性测量气液两相流流量与组分方法的研究

利用涡街特性测量气液两相流流量与组分方法的研究＊李永光蔡祖恢李美玲（华东工业大学热工上海２０００９３）林宗虎（西安交通大学能动学院西安７１００４９）０引言本世纪七十年代初期,国外利用涡街特性,研制成了单相流体涡街流量计［１］,这是一种自然振荡型流量计...     

液固两相流压降规律及超声法压降测量

液固两相流广泛存在于能源动力、石油化工等工业过程,两相流压降作为重要的流动参数,有助于流动建模及流态分析。建立液固两相压降测量模型,提出了一种结合超声多普勒及超声透射衰减的液固两相超声压降测量方法。搭建液固两相流动实验平台,对两相压降规律进行研究。两相混合流速和固相体积分数升高时,液固两相压降均逐渐增加。在固相体积分数为0.28%～1.37%,两相混合流速为0.9～1.65 m/s时,根据液固两相压降测量模型及Churchill模型的超声法得到的两相压降与差压传感器测量的压降平均相对误差为4.93%和5.10%,验证了测量模型的准确性。针对非均匀分布的两相流态进行压降测量,进一步拓展了压降测量模型的应用范围。本研究工作为非侵入超声法测量液固两相压降提供了方法基础。     

气液两相流中的空隙率计研究

本文介绍了研制的新型三相脉冲电导式空隙率计.与国外代表性的Merilo旋转电场式空隙率计比较,其传感器结构和激励电源等均有新的创新.研究结果表明:仪表在线性度、测量精度、频率响应以及结构简化等方面,均有提高和改进.     

基于虚拟立体视觉的气液两相流三维测量系统的标定

研究了基于虚拟立体视觉的气液两相流三维测量系统的标定技术。首先,基于单台高速摄像机和两组反射镜组构建虚拟立体视觉测量系统,建立高速摄像机透视投影变换模型以及虚拟立体视觉三维测量模型,对虚拟立体视觉系统中摄像机及虚拟立体视觉传感器进行标定。用靶标基准球模拟气泡在水中的分布,以其空间距离作为测量评价指标,比较了不同标定方法对三维重建精度的影响。实验结果表明,将标定参照物置于水箱内,并且分别对左、右虚拟摄像机及传感器进行标定,三维重建精度最高,测量空间距离绝对误差优于0.13 mm,相对误差优于0.49%。实验认为,对基于虚拟立体视觉的气液两相流三维测量系统进行标定时,必须充分考虑折光分光光路以及管壁折射对三维重建所带来的影响。     

基于EEMD-Hilbert谱的气液两相流钝体绕流流型识别

为了有效识别气液两相流的流型,以水和空气为实验介质,以涡街流量计为元件诱发钝体绕流,通过管壁差压法获取气液两相流钝体绕流的尾迹波动信号,采用集总经验模态分解对信号进行分解,通过Hilbert变换得到Hilbert边际谱,利用最大互相关系数法对固有模态函数进行筛选,选取特征固有模态函数能量比分别与体积含气率、两相雷诺数构建流型图。结果表明,构建的两类新流型图对单相水、泡状流、塞状流、弹状流等典型流型的识别率分别可达91.67%和88.89%,能较好地满足工程实际应用的需求。     

基于多频带谱熵的水平气液两相流结构复杂性分析

针对传统功率谱熵只能刻画总体系统结构复杂性问题,提出既能从宏观角度又能从微观角度反映系统结构复杂性的多频带谱熵的分析方法。分析几种典型信号的多频带谱熵特征,验证多频带谱熵方法的可行性及抗干扰能力;利用环形电导传感器阵列获取动态实验测试数据,计算水平气液两相流波状流、塞状流和弹状流含水率波动的多频带谱熵值,分析3种流型结构复杂性随频带因子变化的演变规律。实验结果表明:波状流的多频带谱熵最低,弹状流多频带谱熵值最高;塞状流的多频带谱熵居于波状流与弹状流之间。3种流型在分析频率为0~8.3 Hz时,呈现近似线性变化的结构复杂性特征以及较强的流型区分度,可以作为流型识别的准则。     

采用去模糊图像处理的气/固两相流固体颗粒速度测量方法

在燃煤火力发电站的煤粉输送系统中,为了提高煤粉的燃烧效率,获得煤粉与空气混合物的参数就显得至关重要。本文提出一种基于图像处理技术的气/固两相流固体颗粒速度测量方法。通过控制CCD照相机的曝光时间获得颗粒的运动模糊图像,在此基础上利用图像处理方法估计出模糊图像的点扩展函数（PSF）,并利用透镜成像原理建立运动模糊长度与颗粒运动速度之间的联系,最终获得颗粒的运动速度。在此理论分析的基础上,本文利用该方法对颗粒自由落体形成的运动模糊图像进行了处理,仿真及实验结果表明该方法适用于气/固两相流颗粒速度的测量。     

基于 CEEMDAN 和概率神经网络的 起伏振动气液两相流型识别

起伏振动气液两相流型准确识别对漂浮核动力平台安全稳定运行有重要意义。通过对比静止和起伏振动管道的压差信号以及对应的频谱图发现,起伏振动管道内的压差信号波动幅度更大且包含更多的频率分量,两种流型均含有主频率,该频率为起伏振动频率。针对起伏振动状态气液两相流压差信号的复杂性,分别采用自适应白噪声的完备总体经验模态分解(CEEMDAN)和集合经验模态分解(EEMD)对小波降噪后的压差信号进行模式分解,发现CEEMDAN能够在减少模式分量的同时获得更多有效的分量。通过计算spearman相关系数选择具有表征意义的IMF分量进行Hilbert变换计算能量作为特征值,采用概率神经网络对流型进行识别。结果表明,采用CEEMDAN进行模式分解结合概率神经网络的识别方法准确率达到95.83%,能够用于起伏振动下气液两相流型识别。     

微弯型科氏质量流量计测量气-液两相流研究

与普通U形和Δ形科氏质量流量计相比,微弯型科氏质量流量计固有频率更高、相位差更小,测量气-液两相流时误差更大。为此,设计气-液两相流实验方案,采用课题组研制的科氏质量流量变送器进行气-液两相流实验,采用BP人工神经网络对测量误差进行建模,得到误差模型,实现对气-液两相流测量误差的在线实时修正。实验结果表明,当密度降在0%~30%范围内变化时,通过在线修正,气-液两相流测量误差从原来的最大为-50%减小到-5%~3%以内,取得了很好的效果。     

基于双截面ECT的气/固两相流参数检测系统

为了实现多相流的流动过程在线监测和多参数测量,设计并研发了一套应用于气/固两相流检测的双截面8电极电容层析成像系统.采用交流法电容检测原理实现具有16个独立电容检测通道的电容测量电路,实测系统的成像速度为590帧/秒.将双截面电容层析成像系统用于气/固两相流的实时检测,并将两层截面的图像作相关计算,获取成像截面的固相速度分布.由固相速度和浓度最终算出气/固两相流的固相质量流量,从而实现气/固两相流浓度、速度、流量等多参数的综合检测.将双截面ECT传感器算得的质量流量与发料罐重力传感器获取的质量流量作对比发现,两者具有较好的一致性,流量测量误差小于8％.     

A novel approach of fractional-order time delay system modeling based on Haar wavelet

In this paper, fractional-order time delay system modeling is presented using Haar wavelet operational matrix of integration. Therefore, it does not require any prior knowledge of transfer function structure or partial information about fractional differentiation order. It allows the estimation of the implicit time delay parameter together with other model parameters by utilizing new delay operational matrix of Haar wavelet based on Riemann-Liouville definition. The proposed technique reduces the complexity of identification by converting the complex fractional calculus equations into simple algebra. The efficacy of the approach is verified on various integer and non-integer (fractional) order systems in simulation. For realistic condition, proposed method is verified in the presence of noise in simulation and also demonstrated on the real-time process control temperature system.     

气液两相流下微弯型科氏质量流量计信号建模

相比于普通的U型和Δ型科氏质量流量计,微弯型科氏质量流量计具有更高的频率和更小的相位差,测量气-液两相流时误差更大。为了揭示气液两相流测量误差的特性,针对微弯型科氏质量流量传感器输出信号的实验数据,采用数字过零检测方法提取流量序列。用概率密度分析流量序列的分布规律,再通过相关分析得到流量序列的数学模型,并验证模型的准确性。该数学模型由稳定分量和波动分量组成。稳定分量对应于气液两相流下流量实际测量的均值,其与真实值之间的偏差反映了气液两相流的测量误差;波动分量反映了瞬时流量测量的稳定性。     

基于提升方法的整数小波在DSP上的实现

在理论上探讨了基于提升框架的整数小波变换(IWT)及其硬件实现问题,并在TI公司的TMS320C6000DSP上实现了图像处理中两种常用滤波器LEGall(5,3),Sweldens(13,7)提升结构的整数小波变换,同时在DSP上对上述滤波器实现了滤波器组(FBS)方法的离散小波变换(DWT).将提升方法的IWT同FBS方法的DWT在硬件上的运行时间作了比较.结果表明,IWT的运行速度比DWT的运行速度快.本结果可用于评价DSP在图像编码中的运行情况,也可估计出采用此种算法每秒能处理的图像数目.理论和实验均表明,基于提升方法的整数小波变换是一种运行速度快,易于硬件实现,并能实现图像无损压缩的算法.     

基于提升小波和局域波的故障特征提取

针对局域波分解过程中由于噪声导致模态混叠问题,应用提升小波变换对信号进行预处理,消除噪声对局域波分解的影响,改善了局域波分解质量,避免了局域波分解过程中虚假模式分量的产生.对于转子系统碰摩故障诊断中微弱冲击性故障特征难于提取的问题,应用该方法对转子振动测试信号进行分析,然后对分解得到的高频基本模式分量进行Hilbert包络解调分析, 可以得到冲击响应信号出现的周期,准确提取了转子碰摩故障的特征信息.转子碰摩故障实验数据的分析结果证明了方法的有效性,可望应用于工程实际.