探索基于电导式传感器和图像处理技术的气液两相流流型研究

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1、天津大学硕士学位论文基于电导式传感器和图像处理技术的气/液两相流流型研究姓名：王振亚申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：金宁德20070601中文摘要电导式多极阵列测量技术是近年来发展起来的一种以两相流或多相流为主要对象的在线实时检测方法。它能进行两相流相含率和流体流动速度的测量，并可经过进一步处理提取若干被测两相流体的特征参数。基于电导式传感器的测量原理，为了更好得获取两相流体在不同流型流态的阻抗信息，在整个纵向多极阵列电导式传感器测量系统构建中，本课题采用恒流激励方式。设计过程中，采用两种方案：基于专用的波形产生集成电路MAX038的设计方案和基于DD

2、S(直接数字合成)技术的设计方案，通过电路硬件实现及性能测试对比论证，选用了基于DDS技术的恒流源设计方案。通过动态试验，验证了恒流激励方式的优势。图像处理作为现代信息处理技术，已经广泛地应用于各种参数检测。一定程度上，两相流体复杂的流动结构能够反映在通过高速动态摄像仪捕捉的动态图像上。课题进程中，以电导式传感器、高精度微差压传感器、激光传感器和高速动态摄像仪组合式的两相流监测系统进行气／液、油／水两相流动态试验，拍摄了完整的各种流型演化过程。结合流体运动的图像和电导式传感器采集的电压波动信号，对气／液两相流的十种流型进行描述。另外在图像特征分析中，灰度共生矩阵是对图像局部

3、邻域内的二维信息的量化表征，具有较好的图像纹理表达能力。本文通过提取基于灰度共生矩阵的六种特征参数，对气／液两相流的不同流型的演化过程及其复杂性进行分析。结果表明，上述六种特征参数随时空演化的特性，对气／液两相流流型具有有效的指示作用。关键词：两相流，DDS，恒流源，图像处理，纹理分析，灰度共生矩阵ABSTRACTMulti-ElectrodeArrayConduchancemeasurememtechniqueISoneofonlinereal-timemeasurementmethodsthathasbeenwidelyresearchedinreCentyears，w

4、hosemainmeasurementobjectistwo·phaseflowormulti-phaseflow．WeCallobtainthecharacteristicparametersphasevolumefractionandflowvelocityoftwo—．phaseflowwiththemulti··electrodearrayconduchancesensor,andalsocalculateothercharacteristicparametersoftwo-phaseflowthroughfurtherstudy．Ontheprincipleofc

5、onductancesensormeasuring，constantcurrentsourceexcitingmoduleisadoptedintheconstructionofVerticalMulti-ElectrodeArray(VMEA)conductancesensormeasuringsystem，SOastoacquiremoreimpedanceinformationoftwo-phasefluidaboutdifferentflowpatterns．Twocasesaredesigned，namelyonebasedonspecialwaveformgen

6、eratingICMAX038andanotheronebasedonDDS(DirectDigitalSynthesis)technology．Throughcircuithardwareimplementationandperformancetestcomparativeanalysis，thesecondsolutionisadoptedandtheadvantageofconstantcurrentmodehasbeenverifiedthroughdynamicexperiment．Digitalimageprocessingasakindofmoderninfo

7、rmationprocessingtechniquehasbeenappliedextensivelyinmanydifferentmeasurementsofparameters．Thecomplexfluidstructureoftwo-phaseflowwillbeacertainextentreflectedOilthedynamicimagemadebyhigh-speeddynamiccamerasystem．Thedynamicexperimentsofgas／liquidandoil／watertw