[发明专利]基于数字图像处理技术的气液两相流流型识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及气液两相流测量技术领域，尤其涉及一种基于数字图像处理技术的气液两相流流型识别方法。

背景技术

目前，在动力、化工、核能、制冷、石油和冶金等行业的许多生产设备中都涉及到气液两相流动工况。两相流动介质的相界面分布状况，即流型，极大地影响着气液两相流的流动特性和传热特性，同时也影响流动参数的准确测量以及两相流系统的运行特性，因此气液两相流流型识别的研究一直是两相流参数测量的一个重要研究方向，同时也为相关工业生产设备安全、经济运行提供了有力的技术支持。

传统的流型识别方法有两大类：一类是采用实验方法做出流型图；另一类是根据对流型转变机理的分析得到的转变准则关系式，利用现场的流动参数来确定流型。由于在生产实际中流动参数往往是需要解决的问题，因此传统的方法无法得到广泛应用。

目前流型测量方法最常用的是信号特征分析法，即利用测量的仪器设备测量的压力、压差和含气率等波动信号，通过对信号进行分析、提取特征，结合神经网络等模式识别技术来识别流型。该方法有两个关键问题：一是流型特征向量的提取；二是网络模型的选取，其中特征提取尤为关键。但由于该方法对两相流体进行接触测量，会对流场产生扰动，同时在某些高压环境下会受测量参数影响而应用受到限制，因此需要提出一种能快速准确的非接触流型在线测量方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提出一种流型识别准确性、可靠性高，通用性强的基于数字图像处理技术的气液两相流流型识别方法。

本发明的目的是由以下技术方案来实现的：一种基于数字图像处理技术的气液两相流流型识别方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)流型图像信号采集，是对不同工况下气液两相流流型图像信号进行采集：在一个由水平管路、高速摄影机与由计算机组成的基于数字图像处理技术的气液两相流流型信号采集装置中，通过采集水平管路上流型图像信号，分别固定和改变液相和气相流量，得到不同的气液流量下的泡状流、塞状流、弹状流、层状流、波状流、环状流和雾状流等7种典型流型，并实时采集到大小为512×192，帧频为125帧/s的典型流型图像；

(2)流型图像信号去噪预处理，是对采集的气液两相流流型图像信号进行去除噪声预处理：利用中值滤波和灰度拉伸对采集的气液两相流流型图像信号进行去除噪声预处理；

(a)中值滤波是将图像像素领域内灰度的中值代替该像素的值，其表达式如下：