[发明专利]基于超声衰减机理模型的油水两相流相含率测量方法

摘要

本发明涉及一种基于超声衰减机理模型的油水两相流相含率测量方法，采用一个主接收传感器以及6个辅助超声接收传感器；步骤如下：设主接收传感器的检测信号V₂，6个辅助超声接收传感器辅助接收传感器的检测信号分别为V₃……V₈，计算检测信号V₂，V₃……V₈与激励信号V₁的超声强度衰减；计算管道内油水两相流流体的总超声衰减系数和各个辅助超声接收传感器的超声扩散衰减量之和；检测主接收传感器接收到信号和信号发射传感器发出激励信号的渡越时间；计算油水两相散射参数；计算出油水两相流的各相含率。本发明能够提升分含水率的估计精度。

主权项

1.一种基于超声衰减机理模型的油水两相流相含率测量方法，所采用的装置包含超声换能器、信号发生单元、激励电路单元、激励与接收探头通道选择单元、检测电路单元和流动参数计算单元；所述的超声换能器包含信号发射传感器和接收传感器，其特征在于，接收传感器又分为主接收传感器和辅助接收传感器，所述的信号发射传感器和主接收传感器分别直线正对安装在管道的底部和顶部；六个辅助接收传感器均匀分布在信号发射传感器和主接收传感器的两侧；所述的信号发生单元与激励电路单元以及声压检测器相连，信号发生单元产生脉冲电压信号，通过激励电路单元对信号发射传感器进行激励，激励与接收探头通道选择单元和接收传感器相连接，实现各个接收传感器分别接收信号，步骤如下：步骤1：当管道内通过被测流体时，信号发生单元产生脉冲信号，通过激励电路单元向信号发射传感器施加激励信号，带有一定幅值和频率的超声波通过被测区域，到达主接收传感器以及6个辅助超声接收传感器，各辅助接收传感器的检测信号通过激励与接收探头通道选择单元选通接收传感器，与检测电路单元相连，接收电路单元得到接收传感器的电压信号，然后送入信号解调模块，通过对信号进行解调处理；步骤2：设主接收传感器的检测信号V₂，6个辅助超声接收传感器辅助接收传感器的检测信号分别为V₃……V₈，计算检测信号V₂，V₃……V₈与激励信号V₁的超声强度衰减其中，l为信号发射传感器和主接收传感器的距离，n为2,3……8；步骤3：计算管道内油水两相流流体的总超声衰减系数和各个辅助超声接收传感器的超声扩散衰减量之和步骤4：检测主接收传感器接收到信号和信号发射传感器发出激励信号的渡越时间t，计算吸收衰减量其中，f为声波频率；η为连续相粘度；ρ为连续相密度，c为两相流体声速，n和m分别表示f和c的指数，受温度T的影响，此处，n取值为2，m取值为3；步骤5：计算油水两相散射参数其中，k为连续相中超声波的波数，即其中，c₀为连续相中声速；R为离散相液滴半径；Re[A₀]代表取A₀实部，参数A₀为离散相分波波幅；步骤6：利用多物理场仿真实验计算a边界修正系数，由边界积分与边界的主接收传感器和6个辅助超声接收传感器之和的比值得1.2225，实际试验矫正b测量模型误差参数，b为带入基于超声衰减机理模型公式计算出油水两相流的各相含率。