CN204346977U - 传感器及气/固两相流浓度检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种传感器及气/固两相流浓度检测装置，所述传感器，包括测量管道和多个超声波测量组件，在测量管道的轴向上设有至少两个检测截面，多个超声波测量组件设置在每个检测截面上，每个超声波测量组件包括至少一个发射装置和至少一个接收装置；气/固两相流浓度检测装置，包括信息处理装置和传感器；信息处理装置包括：用于接收传感器传来的信号并分析该信号的信号分析模块、用于计算经分析后所得信息的信息融合模块、用于将信号输出的输出模块、用于控制上述每一个模块相互之间的信号传输的控制模块以及用于为控制动作提供电能的电源模块。本实用新型解决了不能实现连续测量、放射性高、适应性弱且有阻碍流动的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及流体测量领域，尤其涉及一种传感器及气/固两相流浓度检测装置。
背景技术
随着科学技术的发展，气/固两相流流动参数的测量在工业生产与科学研究中有着广泛的应用。在工业过程中，在化工、冶金、电力、食品处理、医药等生产领域中广泛涉及到气/固两相流体系，由于气/固两相流涉及范围的广泛性及其应用的重要性促使了气/固两相流领域研究工作的迅速发展。气/固两相流各种流动参数的精确测量与实时监测都关系到生产过程的稳定运行以及产品质量的高低。
气/固两相流体体系的情况复杂，要认清现象，获得概念，建立模型并进行过程的预测、设计和控制，首先需要解决的就是气/固两相流流动参数的检测问题，以保证优化生产和稳定生产，使生产工况平稳顺行，产生巨大的经济效益。因此研究气/固两相流流动参数的检测装置具有重要意义与实际需求。
现有技术中，对于气/固两相流浓度测量，主要有基于电容、静电感应原理的电学方法；基于射线、声波、微波、光学原理的衰减及吸收方法；基于声波、微波、核磁等原理的共振方法。
静电传感器由于具有结构简单、灵敏度高等特点，在固相颗粒速度的测量方面获得了越来越多的重视，其中使用最广泛的是互相关法。但是静电测量法在两相流的质量流量测量方面尚未有好的测量方法。固相颗粒与探针碰撞产生的共振信号也被应用于气/固两相流的参数测量中。
共振信号明显区别于静电传感器的低频振动信号及其他低频干扰，具有比静电传感器更好的抗干扰能力。但是共振信号既含有速度作用成分，又含有两相流浓度成分，不能有效地测量单一流量参数。
因此，如何研发一种能够实现连续测量、无放射性、成本低、适应性强且无阻碍流动的传感器及气/固两相流浓度检测装置，便成为亟待解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种传感器及气/固两相流浓度检测装置，以解决无法解决的连续测量、无放射性、成本低、适应性强且无阻碍流动的技术问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种传感器，包括测量管道和多个超声波测量组件，在所述测量管道的轴向上设有至少两个检测截面，多个所述超声波测量组件设置在每个所述检测截面上，每个所述超声波测量组件包括至少一个发射装置和至少一个接收装置。
进一步地，其中，所述发射装置和接收装置间隔的设置于所述测量管道的同一检测截面上。
进一步地，其中，在所述测量管道的两端分别设有第一法兰和第二法兰。
本实用新型还公开了一种气/固两相流浓度检测装置，包括信息处理装置和上述传感器。
进一步地，其中，所述信息处理装置设置于所述测量管道的外部。
进一步地，其中，所述信息处理装置包括：用于接收传感器传来的信号并分析该信号的信号分析模块、用于计算经分析后所得信息的信息融合模块、用于将所述信号输出的输出模块、用于控制上述每一个模块相互之间的信号传输的控制模块以及用于为控制动作提供电能的电源模块。
进一步地，其中，所述电源模块为DC12V电源或DC24V电源。
与现有技术相比，本实用新型所述的一种传感器及气/固两相流浓度检测装置，达到了如下效果：
1、本实用新型所述的传感器，可以实现连续测量，该传感器包括测量管道和超声波测量组件，在测量管道的轴向上设有至少两个检测截面，多个所述超声波测量组件设置在每个所述检测截面上。
2、本实用新型所述的气/固两相流浓度检测装置，通过信息处理装置对超声波测量组件获取信息的处理，给出通过测量管道中气/固两相流流体的浓度，该装置响应速度快、放射性、灵敏度均匀、适应性强并且无阻碍流动。
3、本实用新型所述的传感器和气/固两相流浓度检测装置的成本低廉，结构简单，适用范围广、安全性能好。
当然，实施本实用新型的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例1的传感器、气/固两相流浓度检测装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施例1的传感器、气/固两相流浓度检测装置的轴向主视图；
图3为本实用新型实施例1的传感器测量截面的剖面图；
图4为本实用新型实施例1的气/固两相流浓度检测装置的控制模块关系图。
具体实施方式
以下将配合图式及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，藉此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
实施例1
如图1和2所示为本实施例1的传感器的结构示意图和轴向主视图，包括测量管道1和多个超声波测量组件3，在所述测量管道1的轴向上设有至少两个检测截面，多个超声波测量组件3设置在每个所述检测截面上，每个所述超声波测量组件3包括发射装置31和接收装置32。
如图3所示，所述发射装置31和接收装置32间隔的设置于所述测量管道1的同一检测截面上，形成网状的检测分布截面，以检测通过测量截面的气/固两相流浓度。本实施例1采用间隔设置发射装置31和接收装置32的位置，但在具体实施时不限于这一种安装方式，还可以每隔两个发射装置31设置两个接收装置32，可根据具体情况具体设置所述超声波测量组件3的安装方式。
具体地，所述接收装置32包括陶瓷振子换能器和放大电路，所述陶瓷振子换能器接收超声波通过气/固两相流时与浓度相配合的机械振动信号，将所述机械振动信号转换成与所述气/固两相流浓度相配合的电能量；所述放大电路将所述电能量转换成与所述气/固两相流浓度相配合的不同的电信号。另外，在所述测量管道的两端分别设有第一法兰4和第二法兰5。
如图1和2所示，本实施例1还提供了一种气/固两相流浓度检测装置，包括上述传感器和信息处理装置2。所述信息处理装置2设置于所述测量管道1的外部且靠近所述第二法兰5的一端。当然，所述信息处理装置2可以安装于其它的位置，本实施例将所述信息处理装置2安装于靠近所述第二法兰5的一端，实际生产时不限于这一种方式。
如图4所示，所述信息处理装置2包括：用于接收传感器传来的信号并分析该信号的信号分析模块22、用于计算经分析后所得信息的信息融合模块24，用于将所述信号输出的输出模块25、用于控制上述每一个模块相互之间的信号传输的控制模块21以及用于为控制动作提供电能的电源模块23。所述电源模块23可以为DC12V电源或DC24V电源，也可以为其它电源，根据具体情况而定。电源模块23为所述控制模块21、信号分析模块22、信息融合模块24和输出模块25提供电能。
所述控制模块21主要对发射装置31发出的脉冲链频率、占空比、稀疏调制和计数、接收装置32的信号传输、信号分析模块22的信号分析、信息融合模块24的信息融合算法和输出模块25的输出信息等进行控制，本实施例将控制模块21设置于所述信息处理装置2的内部，在实际生产时，可以将其设置于远程主机上，对所述传感器进行无线远程控制。
本实用新型所述的气/固两相流浓度检测装置，其使用方法可以包括以下步骤：
步骤一：当气/固两相流流经测量管道1时，发射装置31向测量管道1中发射超声波；
步骤二：接收装置32接收超声波通过气/固两相流时与浓度相配合的机械振动信号，将所述机械振动信号转换成与所述气/固两相流浓度相配合的电能量；
步骤三：接收装置32将所述电能量转换成与所述气/固两相流浓度相配合的不同的电信号；
步骤四：信息处理装置2将所述超声波测量组件3检测的电信号经所述信息分析模块22进行分析给出检测截面气/固两相流浓度参考值；
步骤五：将不同检测截面产生的气/固两相流浓度信息进行信息融合模块24分析后将浓度数据结果传输至输出模块25。
优选地，气/固两相流浓度检测方法的整个过程由所述电信号由控制模块21控制转换并传输。
本实施例1所述的气/固两相流浓度装置的测量原理是：当超声波进入气/固两相流后在气/固流体中产生机械振动的超声波在被检测流体中传播时，气/固两相流流体中的浓度对声学特性和超声波的传播产生一定的影响，从而影响超声波信号接收信号大小。根据多个超声波接收信号大小以及在传感器截面分布位置，通过信息融合算法，确定气/固两相流流体的浓度。
与现有技术相比，本实用新型所述的一种传感器及气/固两相流浓度检测装置，达到了如下效果：
1、本实用新型所述的传感器，可以实现连续测量，该传感器包括测量管道和超声波测量组件，在测量管道的轴向上设有至少两个检测截面，多个所述超声波测量组件设置在每个所述检测截面上。
2、本实用新型所述的气/固两相流浓度检测装置，通过信息处理装置对超声波测量组件获取信息的处理，给出通过测量管道中气/固两相流流体的浓度，该装置响应速度快、放射性、灵敏度均匀、适应性强并且无阻碍流动。
3、本实用新型所述的传感器和气/固两相流浓度检测装置的成本低廉，结构简单，适用范围广、安全性能好。
当然，实施本实用新型的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种传感器，包括测量管道和多个超声波测量组件，其特征在于，在所述测量管道的轴向上设有至少两个检测截面，多个所述超声波测量组件设置在每个所述检测截面上，每个所述超声波测量组件包括至少一个发射装置和至少一个接收装置；
所述发射装置和接收装置间隔的设置于所述测量管道的同一检测截面上。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，在所述测量管道的两端分别设有第一法兰和第二法兰。
3.一种气/固两相流浓度检测装置，包括信息处理装置和权利要求1-2中任一项所述的传感器。
4.根据权利要求3所述的气/固两相流浓度检测装置，其特征在于，所述信息处理装置设置于所述测量管道的外部。
5.根据权利要求4所述的气/固两相流浓度检测装置，其特征在于，所述信息处理装置包括：用于接收传感器传来的信号并分析该信号的信号分析模块、用于计算经分析后所得信息的信息融合模块、用于将所述信号输出的输出模块、用于控制上述每一个模块相互之间的信号传输的控制模块以及用于为控制动作提供电能的电源模块。
6.根据权利要求5所述的气/固两相流浓度检测装置，其特征在于，所述电源模块为DC12V电源或DC24V电源。
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|---|---|---|---|---|
| CN104316597A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-01-28 | 内蒙古科技大学 | 传感器、气/固两相流浓度检测装置及检测方法 |
| CN110160473A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-08-23 | 天津大学 | 一种基于超声测量气液两相流周向液膜厚度的装置 |
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2014
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