[发明专利]基于环形光学阵列的小通道两相流参数测量装置和方法

权利要求书

1.基于环形光学阵列的小通道两相流参数测量装置包括环形光学阵列传感器(2)、信号激励模块(3)、微型计算机(4)、信号采集模块(5)；其特征在于：气液两相流(1)从透明测试管道(6)中流入，透明测试管道(6)放置在光学阵列传感器(2)中心轴上，光学阵列传感器(2)与信号激励模块(3)以及信号采集模块(5)相连，两个模块分别于微型计算机相连；

光学阵列传感器(2)包括多个光电二极管传感器(7)、多个激光二极管(8)和屏蔽罩外壳(9)；多个光电二极管传感器(7)形成五个等距分布的环形传感阵列，每个环形阵列具有九个光电二极管，激光二极管(8)则形成一个环形发光阵列，与中间的环形传感阵列交错等距分布；透明测试管道(6)位于环形结构的中心轴上，测试截面(10)为入射光与气液相介质交互作用区域；屏蔽罩外壳起到支撑与屏蔽环境光的作用。

2.基于环形光学阵列的小通道两相流参数测量方法，其特征在于：

包括下述步骤：

步骤一、依次激活激光二极管发出入射光，与管道内气液相介质作用后形成出射光，由环形光学阵列传感器采集，输入计算机中；

步骤二、根据不同的光学作用以及传感器结构特点，将出射光信号区分为穿透光、反射光与偏折光三种光信号类型；

步骤三、利用主成分分析PCA和特征向量提取方法，分别对三种光信号类型进行降维和特征向量提取操作；

步骤四、利用Fisher判别分析，针对不同的流型构建“一对所有”流型判别器；并且分别基于三种光信号类型进行流型辨识，获得三个流型辨识结果；

步骤五、利用贝叶斯推理，融合三种光信号类型的判别结果，输出最终的流型辨识结果。

3.如权利要求2所述的基于环形光学阵列的小通道两相流参数测量方法，其特征在于：环形光学阵列传感器采集出射光的强度和分布信息步骤具体为：信号激励模块(3)控制光学阵列传感器(2)中相应的激光二极管发射激光信号，照射透明测试管道(6)；在透明测试管道(6)内部，入射光受到气液两相流的折射、反射以及吸收作用，同时受到不同流型和相含率的影响，形成具有复杂分布的出射光信号；完成一次测量需要依次激活九个激光二极管。

4.如权利要求2所述的基于环形光学阵列的小通道两相流参数测量方法，其特征在于：步骤二具体为：根据不同的光学作用以及采集光信号传感单元的具体位置，将出射光信号分为穿透光(14)、反射光(12)以及偏折光(13)三种信号类型；穿透光(14)主要有穿透光信号采集区域(15)中九个光电二极管采集，反射光(12)由反射光信号采集区域(16)中四个光电二极管采集，偏折光(13)由偏折光信号采集区域(17)中四个光电二极管采集；值得注意的是，三个区域的划分对应于特定激光二极管，激活不同的激光二极管需要相应选定不同的检测区域；定义在固定采样时间下，三种光学信号类型见式⑴：

其中，U代表透射光信号，I表示反射光信号，V表示偏折光信号，表示在第j个激光二极管激励下，第i个光电二极管采集到的N个测量信号。