[发明专利]一种高响应度的抗干扰气液两相流相含率检测方法

权利要求书

1.一种高响应度的抗干扰气液两相流相含率检测方法，其特征在于具体步骤为：

(1)、检测系统特征在于装置包括发射系统和接收系统，发射系统由信号发生器、功率放大器、电容C₁和发射线圈构成，其中信号发生器输出端与功率放大器信号输入端相连，功率放大器正向输出端、发射线圈、电容C₁与功率放大器负向输出端组成串联回路，接收系统由接收线圈、电容C₂和负载串联组成，

(2)、设定发射和接收线圈参数，包括设定发射线圈为两侧对称的马鞍形线圈，将螺距为1mm的平面涡状线圈从中间沿直径分割，中间由相同线径的直线导线相连，直线部分长度为50mm，最外层圆弧的半径为50mm，两端圆弧向同一侧外翻，对中心的张角为180°，发射线圈匝数为N₁、自感为L₁、电容为C₁，接收线圈为等螺距的螺旋圆形线圈，接收线圈半径为r₁、匝数为N₂、自感为L₂、电容为C₂，其中收发线圈匝数相同，N₁＝N₂，被测管道圆心与马鞍形线圈圆弧的圆心处于同一位置，且与发射线圈直线部分平行，收发射线圈中心同轴放置，对应的收发线圈间距D设置为工作间距，收发线圈的互感为M₁₂、被测体与发射线圈的互感为M₁₃、被测体与接收线圈的互感M₂₃；

(3)、设定检测系统工作在同一谐振频率下，发射回路和接收回路中电感、电容谐振满足公式ω为激励电源的角频率，

(4)、设定发射回路中R_S为电源内阻、V_S为电源电压、R₁为发射回路等效电阻，接收回路中R₂为接收回路等效电阻、R_L为负载；

(5)、设定密闭的气液两相流管道为电感和电阻的串联，在Maxwell中建立测量系统的模型，计算得到两相流的平均涡流损耗和涡电流值I，采用公式可以获得两相流的等效电阻R₃；

(6)、建立检测系统数学函数模型式中，I₁、I₂、I₃分别为发射回路电流、接收回路电流、被测体回路电流；

(7)、针对层状流的检测，在Maxwell中建立测量系统，计算得出不同液面高度时，被测层状流与发射线圈的互感、被测层状流与接收线圈的互感、自感和等效电阻；

(8)、根据函数获得从液面高度到层状流相含率的一一映射关系，式中α₁为层状流的相含率，r₂为气液两相流管道半径，液面高度为H；

(9)、将步骤(7)计算得到的层状流参数，即被测层状流与发射线圈的互感、被测层状流与接收线圈的互感、自感和等效电阻，代入步骤(6)，计算得到层状流不同相含率下的接收回路电流I₂，根据U′_L＝I₂R_L计算得到层状流不同相含率所对应的负载电压值U′_L；

(10)、针对环状流的检测，在Maxwell中建立测量系统，计算得出不同气柱半径时，被测环状流与发射线圈的互感、被测环状流与接收线圈的互感、自感和等效电阻；

(11)、根据函数获得从气柱半径到环状流相含率的一一映射关系，式中α₂为环状流的相含率，位于环状流中心位置的气柱半径为R；

(12)、将步骤(10)计算得到的环状流参数，即被测层状流与发射线圈的互感、被测层状流与接收线圈的互感、自感和等效电阻，代入步骤(6)，计算得到环状流不同相含率下的接收回路电流I₂，根据U″_L＝I₁₂R_L计算得到环状流不同相含率所对应的负载电压值U_L；

(13)、将得到的两种流型下相含率与负载电压的映射关系通过公式拟合，层状流相含率到负载电压的对应关系可由U′_L＝-0.0004*α²-0.1836*α²+1.3915表征，环状流相含率到负载电压的对应关系可由U″_L＝-0.00008*α²-0.0081*α+1.4表征。