固两相流固体颗粒流速测量方法研究.pdf

2015年
2015
第3期
Instrument Technigue and Sensor
气/固两相流固体颗粒流速測量方法研究
李文涛,叶俊,李忠虎,王志春
(内蒙古科技大学信息工程学院,内蒙古包头014010
摘要:针对气/固两相流中固相颗粒流速的测量问题,分别介绍了可用于流速测量的互相关法和参数时廷估计法。为
改善相关法在实际应用中存在的随机误差较大、分辨率低及动态响应慢等不足,提出用参数估计法处理电容传感器信号,
用延时时间估计法测量两相流的流速。为验证互相关法和参数估计法的特点,米用 Monte- Carlo方法建立气/固两相流动
模型,给出了一种基于时延估计法的硬件电路。并结合模型中产生的随机信号对流速进行仿真实验,结果表明延时时间
估计法测量流速的可行性。
关键词:气/固两相流;电容传感器;互相关;流速;参数估计
中图分类号:TP212文献标识码:A文章编号:1002-1841(2015)03-0088-04
Research on Particle Velocity Measurement of Gas/solid Two-phase Flow
LI Wen-tao, YE Jun, LI Zhong-hu, WANG Zhi-chun
(School of information Engineering, Inner Mongolia University of Science and Technology, aotou 014010, China
Abstract For velocity measurements of solid-phase particles in gas/solid two-phase flow, cross correlation algorithm and pa-
rameter estimation of time-delay method were described. According to the problems of cross-correlation method in practical applica
tion, the transducer signals were processed using the parameter estimation method and then two-phase flow velocity can be meas
ured by the time-delay estimation method. The method can be used to improve the problems of low resolution, poor real time and
random error To verify the feature of the parameter estimation method and the cross-correlation method, Monte-carlo method was a
dopted to establish the model of gas/solid two-phase flow and the simulation of velocity by the random signals in this model was
taken. T e exper ment resul s show he feasibility of he arameter timation me ho. The paper also put forward the hardware struc
ture and operating procedures based on parameter estimation method
Key words: gas/solid two-phase flow; capacitive sensor; comelation; low velocity; parameter estimation
0引言
较复杂,难以适用于在线测量。本文提出利用参数估计方法处
随着对工业生产过程中计量、节能和控制要求的不断提理传感器信号,在保留相关流速计优点的基础上使上述问题得
髙,准确实时地测量粉体流速,实现最佳工艺,具有十分重要以解决或改善2。
的意义。相关法测速具有很多优点,它是一种非接触式测量
气/団两相流互相关流速測貴原理
可以使用不破坏流场的夹钳式传感器,不会破坏流体的流动特
相关测量技术是以随机过程理论为基础,通过对两相流体
征数,还具有很宽的流速测量范围,而且测量结果不会受到传内部流动噪声信号的分析,将流速测量转化为流体通过相隔
感器电路增益变化的影响等。但是,相关流速测量系统在实定距离的两截面的时间间隔的测量。其测量原理框图如图1
际应用中还存在着一些问题,如测量的实时性和精度之间存在所示。
着矛盾,两相流体的运动状态、敏感体积的尺寸以及电容传感
器信号的频带宽度等都会对测量结果产生较大的影响。在电
传感器不?oV?放大滤波
容传感器尺寸较大的情况下,传感器的空间滤波效应会使信号
RM (]A7x(C)y(t+r)!
的频带变得更容,在自相关函数的卷积涂污作用下,互相关函
O
数的峰区就会变得相对平坦,这会直接导致流速测量的分辨率
传感盛器
。。大浦设
明显下降。并且直接相关法对两传感器距离的要求会比较苛
刻,而且在流体速度较低时会产生较大误差。
为解决这些问题,国内外的许多专家和学者进行了大量的
图1互相关流速量原理框图
研究工作,探索新的流动噪声渡越时间测量方法,如小波分析
气/固两相流电容互相关测量系统的上、下游传感器均采
法、人工神经网络方法等,但这些方法计算量较大,实现起来比用电容传感器,它具有成本低、响应速度快、稳定性好、非侵
入式等特点。上、下游传感器的输出x(以)和y()就是与被测流
基金项目:内蒙古自然科学基金(2012MS0715);国家自然基佥体流动状况有关的噪声信号。流体从上游传感器流动到下游
(61362023)
传感器的时间7。为渡越时间。x(t)和y()的互相关函数
收稿日期:2014-02-28收稿政稿日期:2014-10-11
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