基于融合传感器的气固两相流参数检测系统设计

发布时间：2021-09-19 12:49

　　为了快速实现气固两相流输送过程中的多参数检测,设计了一种基于双圆环静电传感器和螺旋式电容传感器融合传感器的参数测量系统。采用螺旋电极电容传感器测量管内固相相对浓度,以降低电容传感器灵敏场不均匀对浓度测量的影响。将双圆环静电传感器的信号作互相关运算获得固相速度。由固相流速与相对浓度最终计算出固相质量流量,从而实现气固两相流的流速、浓度、流量等参数的综合测量。将系统测量的质量流量与重力传感器检测的质量流量相对比,两者误差小于7%,具有较好的一致性。 

【文章来源】：仪表技术与传感器. 2020,(03)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

实验系统示意图

根据胡红利等[15-17]研究设计了如图2所示的新型传感器。图2中1为石英玻璃绝缘管道,外径R1为42 mm,内径R2为38 mm;2为静电传感器上、下游极板,极板宽度均为1 cm,轴向间距L为2 cm;3为接地保护极板;4为屏蔽罩;5为螺旋式电容传感器激励电极;6为螺旋式电容传感器检测电极。螺旋式激励极板和检测极板张角?1均为135°,轴向长度为20 cm,保护极板张角?2为27°。静电传感器和螺旋电容传感器相距3 cm并且中间设置了宽为1 cm的保护电极。

交流充放电法采用高频交流信号激励被测电容,具有很好的抗杂散电容能力,不存在零点漂移的问题,且检测精度高。基于交流充放电法的硬件系统框图如图3所示。考虑到检测灵敏度和准确定性,系统采用ARM Cortex-M7内核STM32F767处理器作为主控芯片。使用可编程控制器DDS产生具有一定相位差的高频交流信号作为螺旋式电容传感器的激励信号和电容信号处理电路中模拟乘法器的参考信号。重力传感器输出端与电极1相连接,经过差分放大后输入ADC的ch1通道;静电传感器上游极板和下游极板分别与电极2和电极3相连接,经过静电处理电路组成双通道连接ADC的ch2和ch3通道;螺旋式电容传感器检测极板和激励极板分别与电极4和电极5相连接,最后检测电容信号输入ADC的ch4通道。主控芯片通过FMC总线方式读取ADC芯片相关数据,最后通过RS485串口将所有数据传到上位机进行数据处理。2.2.2 电容信号检测电路

【参考文献】：
期刊论文
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[2]基于双截面ECT的气/固两相流参数检测系统[J]. 杨道业,施源,徐锌锋.  仪器仪表学报. 2013(09)
[3]电容层析成像在煤粉料仓下料中的应用[J]. 陆海峰,郭晓镭,陶顺龙,龚欣,鲁军.  化工学报. 2014(02)
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[5]螺旋表面极板电容式传感器的灵敏场分析[J]. 李虎,杨道业,程明霄.  化工学报. 2011(08)
[6]气固两相流静电相关测速参数选取方法[J]. 李良,王超,张文彪,闫勇.  化工学报. 2009(03)
[7]电容式气固两相流浓度测量系统[J]. 胡红利,周屈兰,徐通模,惠世恩,赵钦新,谭厚章.  仪器仪表学报. 2007(11)
[8]相关流量测量技术发展[J]. 赵鑫,金宁德,王化祥.  化工自动化及仪表. 2005(01)
[9]螺旋表面极板电容式传感器的设计[J]. 李红.  传感器技术. 2003(02)
[10]两相流相浓度检测技术的研究[J]. 张玉平,金锋,张岩,张宝芬.  北京理工大学学报. 2002(03)

博士论文
[1]气固两相流动参数静电与电容融合测量方法研究[D]. 李健.东南大学 2016

硕士论文
[1]水平管道中的浓相气固两相流流动参数检测方法研究[D]. 王增双.东北大学 2013



本文编号：3401644