专利名称：一种基于静电荷信号的气固两相流流速测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量仪，具体说是一种基于静电荷信号的气固两相流流速 测量仪，可以用于稀相流及部分密相流的气力输粉场合的流速测量。
背景技术：
造纸、钢铁冶炼、食品加工等很多工业场合都会使用到气力传输粉体颗粒技 术，对于两相流的流速测量一直是个难题。目前经常使用的仪器都是基于微波、差压等 原理进行测量，但由于这些仪器适应性差，粉体对测量部件产生磨损和堵塞，致使测量 数据偏差大，维护频繁，使用成本高。
发明内容发明目的本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于静电荷 信号的气固两相流流速测量仪，可以解决现有测量方法测量数据偏差大的问题。粉体颗粒在被气力输送的过程中，颗粒间相互摩擦、分离会带上一定量静电 荷，经过一定时间后，粉体颗粒与周围气体形成了稳定的流场，也即两相流的凝固态。 由于粉体颗粒携带有一定量的静电荷，本实用新型利用这一特性，使用静电探头感应静 电信号，通过对信号的运算处理即可以计算出粉体颗粒的流速。技术方案为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案一种基于静电荷信号的气固两相流流速测量仪，它包括间隔设置在被测管道中 的一号静电探头和二号静电探头，一号静电探头采集到的信号依次通过一号耦合网络、 一号输入放大器、一号增益调整电路、一号模拟隔离电路、一号带通滤波电路传输给数 字信号处理单元进行处理；二号静电探头采集到的信号依次通过二号耦合网络、二号输 入放大器、二号增益调整电路、二号模拟隔离电路、二号带通滤波电路传输给数字信号 处理单元进行处理；且数字信号处理单元分别对一号增益调整电路、二号增益调整电路 的增益进行控制。本实用新型中，所述的数字信号处理单元连接有人机交互接口。本实用新型中，所述的一号耦合网络、二号耦合网络均包括互相串接的同轴电 缆和电阻，且同轴电缆和电阻的一端接地。本实用新型中，所述的一号输入放大器、二号输入放大器是由运算放大器组成 的跟随电压电路。本实用新型中，所述的数字信号处理单元是采用DSP芯片的微处理电路。气体在密闭管道内输送粉体颗粒的过程中，粉体颗粒会带上一定量的静电荷， 通过安装在管道壁上的静电探头可以将静电信号感应出来。沿被测管道轴向距离S布置 两只探头，假设上游探头收集到的静电信号分别为χω，下游探头收集到的静电信号为 Y(t)。在一个流场较为稳定气力输送管段，可以认为管道中的两相流处于一种凝固态， 这时γω信号较χω信号只是有一定时间上的延时，这两个信号除了夹杂了一定的噪声，大体形态应该相似，基于这样的原理，可以通过互相关运算计算出γ(ο落后于χω 的时间差，用两只探头的距离s除以时间差就可以得到粉体颗粒平均流速。有益效果由于本实用新型是对粉体颗粒携带的静电进行直接测量，粉体颗粒 流速无须进一步标定换算，因此不会由于更换传感器或者长时间使用而对仪器进行校验 标定，使用方便，维护量小；且本实用新型的体积小、响应快、精度高。

图1为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的耦合网络的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做更进一步的解释。如图1所示，本实用新型的一种基于静电荷信号的气固两相流流速测量仪，它 包括间隔设置在被测管道中的一号静电探头1和二号静电探头2，一号静电探头1采集到 的信号依次通过一号耦合网络3、一号输入放大器4、一号增益调整电路5、一号模拟隔 离电路6、一号带通滤波电路7传输给数字信号处理单元8进行处理；二号静电探头2采 集到的信号依次通过二号耦合网络9、二号输入放大器10、二号增益调整电路11、二号 模拟隔离电路12、二号带通滤波电路13传输给数字信号处理单元8进行处理；且数字信 号处理单元8分别对一号增益调整电路5、二号增益调整电路11的增益进行控制。如图2所示。所述的一号耦合网络3、二号耦合网络9均包括互相串接的同轴电 缆S和电阻R，同轴电缆S和电阻R的一端接地，静电探头的电信号首先通过耦合网络耦
I=I O所述的一号输入放大器4、二号输入放大器10是由运算放大器组成的跟随电压 电路；一号模拟隔离电路6、二号模拟隔离电路12采用BB公司的IS0124芯片来实现， 隔离电压达到1500Vrms ； 一号增益调整电路5、二号增益调整电路11采用PGA102可编 程增益控制芯片完成；一号带通滤波电路7、二号带通滤波电路13用于滤掉50Hz以下的 低频分量和高于500Hz的高频干扰。输入仪器的静电探头信号为两路，一号静电探头1和二号静电探头2采集到的信 号分别为χω和γω，而χω和γ(ο为存在一定相位差的两个相似信号。数字信号处 理单元8是采用DSP芯片的微处理电路，例如可以是由TI公司的高速浮点数字信号处理 芯片TMS320F28335及外围电源存储显示电路构成。能够对X(t)和Y(t)信号进行AD 快速采集并进行相关运算，计算结果可以得到这两个信号的延时时间T，根据这两个探头 之间的距离S，信号处理单元计算S/T，从而可以得到速度V。测量结果信号可以通过 4-20mA传输给用户，也可以通过RS-485的方式与用户通讯。所述的数字信号处理单元8连接有人机交互接口 14，人机交互接口 14由显示、 操作部分电路构成，可以供外部观察仪器运行状态和操作使用。人机交互接口 14可以采 用液晶屏和薄膜按键，液晶屏上可以显示测量结果和趋势曲线，薄膜按键可以进行参数 的设置和功能切换。仪器中，静电探头信号依次经过耦合网络、输入放大、增益调整、模拟隔离、带通滤波后送入数字信号处理单元，同时数字信号处理单元输出信号对增益调整部分电 路的增益进行控制，保证采集到的信号在需要的范围内；并且数字信号处理单元不仅对 输入的模拟信号进行采集运算，还留有人机交互接口，接受外部的操作的同时在显示屏 上显示流速的瞬时值、平均值等数据。 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些 改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种基于静电荷信号的气固两相流流速测量仪，其特征是它包括间隔设置在被 测管道中的一号静电探头(1)和二号静电探头(2)，一号静电探头(1)采集到的信号依次 通过一号耦合网络(3)、一号输入放大器(4)、一号增益调整电路(5)、一号模拟隔离电 路(6)、一号带通滤波电路(7)传输给数字信号处理单元(8)进行处理；二号静电探头 (2)采集到的信号依次通过二号耦合网络(9)、二号输入放大器(10)、二号增益调整电路 (11)、二号模拟隔离电路(12)、二号带通滤波电路(13)传输给数字信号处理单元(8)进 行处理；且数字信号处理单元(8)分别对一号增益调整电路(5)、二号增益调整电路(11) 的增益进行控制。
2 根据权利要求1所述的一种基于静电荷信号的气固两相流流速测量仪，其特征是 所述的数字信号处理单元(8)连接有人机交互接口(14)。
3.根据权利要求1所述的一种基于静电荷信号的气固两相流流速测量仪，其特征 是所述的一号耦合网络(3)、二号耦合网络(9)均包括互相串接的同轴电缆(S)和电阻 (R)，且同轴电缆(S)和电阻(R)的一端接地。
4.根据权利要求1所述的一种基于静电荷信号的气固两相流流速测量仪，其特征是 所述的一号输入放大器(4)、二号输入放大器(10)是由运算放大器组成的跟随电压电 路。
5.根据权利要求1所述的一种基于静电荷信号的气固两相流流速测量仪，其特征是 所述的数字信号处理单元(8)是采用DSP芯片的微处理电路。
专利摘要本实用新型公开了一种基于静电荷信号的气固两相流流速测量仪，它包括间隔设置在被测管道中的一号静电探头和二号静电探头，一号静电探头采集到的信号依次通过一号耦合网络、一号输入放大器、一号增益调整电路、一号模拟隔离电路、一号带通滤波电路传输给数字信号处理单元进行处理；二号静电探头采集到的信号依次通过二号耦合网络、二号输入放大器、二号增益调整电路、二号模拟隔离电路、二号带通滤波电路传输给数字信号处理单元进行处理；且数字信号处理单元分别对一号增益调整电路、二号增益调整电路的增益进行控制。本实用新型使用方便，维护量小、体积小、响应快、精度高。
文档编号G01P5/22GK201796047SQ20102052189
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者刘晓晨, 梅义忠, 陈江斌 申请人:南京大得科技有限公司