[发明专利]一种用于气固两相流静电转移电荷信号的提取方法

说明书

本发明涉及一种用于气固两相流静电转移电荷信号的提取方法，步骤如下：将加入白噪声的信号进行EMD分解得到对应的IMF分量；分别计算和分解后的IMF分量的自相关函数；将自相关函数归一化处理，得到和分解后的IMF分量的自相关函数的相关系数；排除感应电荷信号；在剩余的IMF分量中，计算LLE；计算转移电荷信号提取阈值参数；重构相应的IMF为转移电荷信号。

技术领域

本发明涉及一种用于气固两相流静电转移电荷信号的提取方法。

背景技术

在气力输送过程中，固体颗粒在管道中随流体的运动变得复杂，其中颗粒与颗粒和颗粒与壁面的碰撞不仅带来磨损问题，还会产生静电[1]-[2]。静电法是近十年来在国际上受到重视的一种颗粒参数测量方法。目前，内嵌式静电传感器结构简单，耐磨性好，广泛应用于颗粒静电测量。内壁嵌装式将电极安装于金属管道的内壁，MaJ[3]和QianX[4]采用了这种传感器结构。由于电极直接暴露于固体颗粒，因此，检测信号既包括静电感应电荷信号，又包括颗粒与电极接触产生的转移电荷信号。在时域分析上，转移电荷信号整体呈现单向偏置特性，与感应电荷信号的零均值特性有较大区别。静电感应电荷信号具有良好的零均值特性，且上下游信号的相似性良好，非常适合求解气固两相流的相关速度。但在实际测量中，感应电荷信号与转移电荷信号是耦合在一起的，将由内壁嵌装式传感器获得的信号简单地作为感应电荷信号进行处理，将影响到气固两相流相关速度检测的信噪比，甚至错失一些重要的信息[5]-[7]。将内壁嵌装式静电传感器的测量信号分解成感应电荷信号和转移电荷信号[8][9]。颗粒与管壁接触的过程中，转移的电荷量不仅与颗粒荷电量以及颗粒与电极的材质等有关，还与颗粒和电极的接触过程有关，而接触过程的状态受到气固两相流的速度分布、浓度分布以及颗粒与电极的接触情况等因素的直接影响。显然地，对静电转移电荷信号的有效提取是研究的基础。

但是，目前针对信号提取的方法主要存在以下问题：

(1)小波分解的频域分析方法，由于小波参数的经验选择及频域的交叉均影响分解的效果。

(2)经验模态分解(EMD)的分析方法，由于输出信号的极值点分布不均匀，势必会带来极值欠冲或过冲以及模态混叠问题。

综上可知，频域的交叉和极值点分布不均匀对信号分解产生不利影响。显然，这给气固两相流静电转移电荷信号的提取带来了新的挑战。

参考文献

[1]Yao J,Fan J R,Cen K.Numerical investigation of a new method forreducing bends erosion from particles impacts[J].Chinese Journal of ChemicalEngineering,2002,10(1):93-101.

[2]Yao J,Zhang Y,Wang C H,et al.Electrostatics of the granular flowin a pneumatic conveying system[J].Industrial&engineering chemistry research,2004,43(22):7181-7199.

[3]Ma,J.,&Yan,Y.(2000).Design and evaluation of electrostatic sensorsfor the measurement of velocity of pneumatically conveyed solids.FlowMeasurement&Instrumentation,11(3),195-204.