[发明专利]一种湿蒸汽区液滴颗粒的测量方法以及装置

权利要求书

1.一种湿蒸汽区液滴颗粒的测量方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1）、由信号发射电路编制三种频率f1=200kHz、f2=40kHz、f3=25kHz构成的叠加波信号，将叠加波信号作为激励源，激励宽带超声波换能器同时发射三种频率超声波；

2）、超声波信号穿透湿蒸汽区后，另一个宽带超声波换能器接收并获得3个步骤1）编制的三种频率下声波信号；

3）、计算声衰减系数：对步骤2）接收的进行处理，由快速傅里叶变换得到超声幅值并进行了声吸收的修正，得到最终的声衰减                                                ，计算公式如下：

 

其中为超声波频率为f时测得经测量区域传播的原始信号幅值， 为超声波频率为f在测量区域中有蒸汽液滴颗粒时测得的幅值，L为两个换能器之间距离，为考虑在测量区域中背景的声吸收等效应的超声衰减修正系数，可查阅声学手册得到，通过对实验信号处理分别计算在频率f1=200kHz、f2=40kHz、f3=25kHz下的声衰减、、；

4）、计算湿蒸汽区液滴颗粒的粒径：在数据处理过程中采集两相流中复波数理论表达式：

 

其中，

这里j=，D是液滴颗粒的直径，为液滴颗粒的体积浓度，即单位体积的湿蒸汽中液滴颗粒所占的体积百分比，是连续介质中的波数，是两相流中的复波数，为角频率，和分别表示湿蒸汽两相流中与频率有关的声衰减系数和声速，n为级数阶数，实际使用中选20；

5）、计算湿蒸汽区液滴颗粒的体积浓度：得液滴粒径值后，基于理论模型，根据步骤4）中理论表达式绘制声衰减值与湿蒸汽区液滴颗粒的体积浓度的理论图，呈单调趋势，并且一一对应，根据步骤3）求得实验的声衰减值代入理论曲线，从而可以得到体积浓度值；

6）、计算湿蒸汽区的湿度值：此时可根据下式计算：

 

式中，是液滴颗粒的体积浓度，为测量区域下的温度对应的饱和水蒸气的密度值，为测量区域下的温度对应的饱和水的密度值。

2.一种湿蒸汽区液滴颗粒的测试方法的测试装置，其特征在于，

包括：一对宽带超声波换能器、信号发射电路、信号调理电路、信号放大电路、采集卡、计算机，信号发射电路编制频率分别为f1=200kHz、f2=40kHz、f3=25kHz的叠加波信号，叠加波信号作为激励源激励宽带超声波换能器，超声波信号穿透湿蒸汽区后，置于湿蒸汽区另一端的另一个宽带超声波换能器接收其透射信号，宽带超声波换能器将接收的信号输出，依次经过信号调理电路、信号放大电路、采集卡后传输到计算机进行数据处理分析。