[实用新型]一种光程可调的管道截面相含率检测系统

说明书

本实用新型提供了一种光程可调的管道截面相含率检测系统，其系统包括管道装置、光路调节装置、光源发射器以及信号接收装置；管道装置包括位于中间的有机玻璃管道以及依次连接于有机玻璃管道两端的大口径管、过渡锥形管以及小口径管；所述光路调节装置包括设于有机玻璃管道前侧的第一导光镜、设于有机玻璃管道后侧的第二导光镜、设于有机玻璃管道下侧的第一自由曲面反射镜以及设于有机玻璃管道上侧的第二自由曲面反射镜；所述光源发射器位于第一导光镜的前侧，用于发射可见光和近红外光。本实用新型结构简单，实现了光路的自由调整，增加了光程，提高了信噪比，从而提高了测量精确度，可实现实时在线检测。

技术领域

本实用新型涉及气液两相流检测技术领域，具体地说涉及一种光程可调的管道截面相含率检测系统。

背景技术

气液两相流广泛应用在电力、煤炭、冶金、石油、化工等行业。相含率是气液两相流的重要参数之一，相含率的实时、在线测量对气液两相流系统的实时控制、安全运行、在线检测等均有重要作用。

当前常用的相含率测量方法主要归结为两种，一是在大量实验研究的基础上，通过理论知识和经验推导出计算模型；二是选用仪器仪表测量分相含率。目前主要测量方法有：快速启闭阀门法、直接测量法、射线吸收法、电学法和光学法。快速启闭阀门法准确有效，主要用于测量装置的标定和在实验室测量管道的平均截面含气率，但是采用该方法测量时会切断流体的正常流动，因此不能在线、实时测量管道相含率。直接测量法是人为或使用设备直接观察测量、简单便捷，但是需要计算机技术和摄像技术为其提供硬件支持，成本较高。射线吸收法是利用射线穿透混合流体时，信号被流体吸收后而出现指数衰减的现象，但是射线吸收法传感器造价昂贵，且在测量过程中存在与辐射操作有关的安全问题。电学法是通过测量各相分布和电阻抗的关系来确定相含率，是测量分相含率得到重要方法，但电学法易受流型影响，使得影响截面含气率的因素较多。此外，基于可见光的光学法对所测量的介质有一定的限制，要求使用场合清洁度高，被测介质能透过可见光，其发射和接收元件也容易受到污染，因而使其应用范围受到限制。

除了上述相含率的测量方法，还有基于红外检测技术的测量方法。例如红外水分测量装置、用于气液两相流分析的红外线检测装置、气体中油污含量的红外三点检测装置、用红外线检测气液两相流流型的装置。近红外光测量技术无需采样和样品预处理，在两相流检测领域已获得了初步探索研究，但目前鲜见关于光程可调的管道截面相含率实时在线测量的报道。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种光程可调的管道截面相含率检测系统，以解决现有系统不能精确的实时、动态对气液两相流的截面相含率进行测量的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：一种光程可调的管道截面相含率检测系统，包括管道装置、光路调节装置、光源发射器以及信号接收装置；

所述管道装置用于流通待测流体，包括位于中间的有机玻璃管道以及各自依次连接于有机玻璃管道两端的大口径管、过渡锥形管以及小口径管，过渡锥形管的宽口端与对应的大口径管相连，过渡锥形管的窄口端与对应的小口径管相连；

所述光路调节装置包括设于有机玻璃管道下侧的第一自由曲面反射镜、设于有机玻璃管道上侧的第二自由曲面反射镜、设于有机玻璃管道前侧的第一导光镜以及设于有机玻璃管道后侧的第二导光镜，第一自由曲面反射镜与第二自由曲面反射镜的凹镜面正相对，所述第一导光镜用于将入射光导入第一自由曲面反射镜，所述第一自由曲面反射镜与第二自由曲面反射镜用于对信号光进行连续反射，从而使信号光若干次穿过有机玻璃管道，所述第二导光镜用于将出射光导入信号接收装置；

所述光源发射器位于第一导光镜的前侧，用于发射可见光和近红外光；

所述信号接收装置包括聚焦透镜和光电探测器，光电探测器用于接收经流体吸收后的光信号并将光信号转换为电信号。

所述第一导光镜和第二导光镜均为平面反射镜，且均通过可调节的支架设置在预定位置。