[实用新型]一种稀相气固两相流中固体颗粒质量流量测量装置

说明书

本实用新型公开了一种稀相气固两相流中固体颗粒质量流量测量装置，包括指型静电传感器，指型静电传感器的输出端通过信号输出屏蔽导线连接到前置电压放大电路的输入端，前置电压放大电路的输出端与数据采集设备的输入端相连，数据采集设备的输出端与计算机的输入端连接，由计算机对数据采集设备的输出信号进行分析计算得到固体颗粒质量流量；指型静电传感器包括：绝缘管道、指型静电感应电极、轴向保护电极、绝缘层、金属屏蔽罩。本实用新型采用指型电极静电传感器对解决现有非接触式静电传感器灵敏场分布不均、信噪比低、测量准确性差等问题均具有较好的效果。

技术领域

本实用新型属于气固两相流测量装置技术领域，涉及一种稀相气固两相流中固体颗粒质量流量测量装置。

背景技术

气固两相流广泛存在于自然界和工业生产中。实现气固两相流参数的测量对于气固两相流流动过程机理研究以及生产过程中的粉体流量计量、节能与控制具有重要意义。固体颗粒在管道气力输送过程中,颗粒之间、颗粒与管道之间的碰撞、摩擦，都能使固体颗粒带上电荷，颗粒荷电情况包含了颗粒流速、浓度等大量信息，静电传感器能够非侵入性地捕获流动颗粒携带的静电信号，从而得到颗粒流动状态的多种信息。现有技术是利用网状电极静电传感器、环状电极静电传感器、阵列式静电传感器和线性静电传感器等测量固体颗粒的流动参数，然而网状电极静电传感器属于侵入式传感器，其电极容易阻碍颗粒的流动；环状电极静电传感器和阵列式静电传感器都存在因灵敏场分布不均影响信号峰值频率的问题，从而影响流动参数测量的准确性；线性静电传感器制作较为不便、信噪比低，测量准确性差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种稀相气固两相流中固体颗粒质量流量测量装置，解决现有技术中存在的传感器在管道截面上灵敏场分布不均引起的峰值频率不确定，颗粒速度测量误差大的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种稀相气固两相流中固体颗粒质量流量测量装置，包括指型静电传感器，指型静电传感器的输出端通过信号输出屏蔽导线连接到前置电压放大电路的输入端，前置电压放大电路的输出端与数据采集设备的输入端相连，数据采集设备的输出端与计算机的输入端连接，由计算机软件对数据采集设备的输出信号进行分析计算得到固体颗粒质量流量；指型静电传感器结构包括指型静电感应电极和轴向保护电极，指型静电感应电极是由五个分别沿径向布置且沿轴向相连的单指电极组成的共面整体，轴向保护电极包括两个分别位于指型静电感应电极两端的环状电极，指型静电感应电极和轴向保护电极均镶嵌在绝缘管道壁内部，绝缘管道外包裹绝缘层，绝缘层外包裹金属屏蔽罩，金属屏蔽罩的轴向长度至少大于两个轴向保护电极之间的间距，轴向保护电极和金属屏蔽罩通过屏蔽导线共地。

本实用新型的特点还在于：

指型静电感应电极上五个单指电极宽度和长度相等，单指电极之间的轴向间距也相等。

指型静电感应电极和轴向保护电极之间的轴向间距为5-15毫米。

金属屏蔽罩的轴向长度是两个轴向保护电极之间间距的1.5-2倍。

数据采集设备为数据采集卡。

前置电压放大电路采用两级放大设计，包括第一级电压跟随器，目的是进行阻抗匹配；在电压跟随器输入端连接470pf电容和2M电阻用于调节传感器接线和运放的等效电阻和电容的影响；两级电路之间连接10uF的电容用于滤除直流分量；第二级为电压放大器，主要实现信号的放大，电路放大倍数取5倍；电压跟随器和电压放大器使用一个双运放芯片或两个单运放芯片。

前置电压放大电路采用TL082CP双运放芯片。

本实用新型的有益效果是：

1.相比环状电极静电传感器结合空间滤波算法测量颗粒流动参数，本实用新型利用指型电极静电传感器能够解决由于传感器在管道截面上灵敏场分布不均所引起的峰值频率不确定的问题，减小了颗粒速度测量误差。