[发明专利]基于电磁-声耦合的油水两相流过程层析成像方法

摘要

一种基于电磁‑声耦合的油水两相流过程层析成像方法，涉及一种油水两相流电导率层析成像方法，特别涉及一种基于电磁脉冲激励，声信号检测的非侵入式油水两相流层析成像方法。利用环绕在管道外的永磁环在管道内部构造一个沿着流体流向的静磁场B₀，利用两组多匝线圈通入瞬态双极性电流，在油水两相流体中激发超声振动信号，利用环绕在管道外壁的若干超声探头检测这些超声信号。由于油和水电导率的差异，借助数学物理方程，建立利用超声信号重建油水分界面图像的计算公式。利用该方法可以实现对油水两相流中油水界面的非侵入式探测与成像。

主权项

1.一种基于电磁‑声耦合的油水两相流过程层析成像方法，油水两相流既存在分层流，在分层交界面处也存在分散流，油和水之间形成一系列油包水或者水包油的颗粒；其特征在于，在油水两相流的管道中构造一个方向沿着流体流向的静磁场B0；同时在静磁场区域所处的管道外缠绕一组多匝激励线圈，并在线圈中通入双极性电流窄脉冲；利用环绕在管道外、激励线圈附近的多个超声探头检测流体内激发出的超声波信号；用若干个扇形的永磁体围绕成两个永磁圆环，环绕在圆形管道的外周，用于激励沿着流体流向的静磁场B0；每个扇形永磁体的磁化方向为永磁圆环的径向，也就是半径r的方向；其中第一个永磁圆环的磁化方向为沿着r方向并指向圆环的圆心，第二个永磁圆环的磁化方向与第一个永磁圆环的磁化方向相反，也就是沿着r方向并由圆心指向圆环的外周；在两个永磁圆环中间位置处的管道横截面中将产生一个沿着流体流向的静磁场B0；由于油和水的电导率差异较大，油和水中感应的涡电流以及受到的洛仑兹力也有较大差异；油、水交界面处激发的振动远大于在油相和水相内部激发的振动，由于振动量级的差异，所测得的超声声压信号仅能反映油水两相流交界面的振动；双极性电流窄脉冲的激励电流波形最大值为2000A，峰宽为0.5μs。