专利名称：一种电导探针气泡检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及液体中气泡参数测量的装置，尤其涉及一种电导探针气泡检测系统。
背景技术：
在化工生产过程中气液两相流是经常出现的现象，而对气液两相流中气泡参数的测定对一些生产和反应过程有这重要的意义。例如，在气提式外环流多相反应器中，气泡的大小、分布和运动状况是影响传热、传质和化学反应的关键因素，同时，气泡大小也是此类反应器设计与放大过程中必不可少的参数，鼓泡塔内的气液两相的接触情况就直接影响了塔内反应的效果，对气泡参数的测量也可以了解鼓泡塔内的反应情况，还可以对气液两相流的数学模型的建立提供依据，因此，详尽了解气提式外环流反应器内的气泡行为至关重要。除了应从宏观角度加以规律化研究外，还应在半微观的基础上进行探讨，即从气泡、粒子、液滴和界面膜动态等方面加以研究，了解它们的大小、分布、运动状况、在介质中的传递机理以及影响因素等，并加以统计处理，从而获得规律性认识。由于液体中气泡运动时刻处于流动状态，运动情况复杂，所以对气泡的测量方法还不够完善。现阶段对气泡的检测方法主要有四种摄像法、干涉法、毛细管光电法和电导法。其中摄像法是一种比较成熟的方法，同时这种方法也不会对流场产生干扰，但是实时性差，图像处理时间长。干涉法是基于激光多普勒测速的方法，但是由于不同相质对光的反射折射效果不同，测量结果会有偏差。毛细管光电法在被测装置中插入端口为喇叭嘴形的毛细管不断进行抽吸，使气泡不断吸入毛细管流经光电检测器，但是这会导致毛细管端口附近的流场发生变化，不能准确地测出气泡大小的实际分布。
发明内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种电导探针气泡检测系统，与现有技术相比，本实用新型可靠、实时性强，样本容量大的液体中气泡参数测量系统，并能保存数据，从而可以快速准确的获得液体中的气泡直径、速度。本实用新型通过下述技术方案实现一种电导探针气泡检测系统，包括依次连接的双电导探针、波形整定电路、波形采集模块、上位机；所述系统还包括一个稳压电路，所述稳压电路与波形整定电路和波形采集模块连接。所述双电导探针包括两根电导探针、中空金属管、医用注射器针头、设置在中空金属管内的导线一和导线二、与中空金属管壁连接的导线三；所述医用注射器针头与中空金属管端部连接，所述两根电导探针一端置于医用注射器针头的针管内、并分别与中空金属管内的导线一和导线二连接，所述两根电导探针的另一端伸出针管外并折弯形成折弯部。所述两根电导探针的直径相同，折弯部的长度不同。所述两根电导探针的直径为0. 1mm。[0010] 所述中空金属管为铝质中空金属管或者铜质中空金属管。 所述两根电导探针、导线一、导线二的表面涂敷有绝缘层。本发明相对于现有技术具有如下的优点(1)采用直接接触式电导探针，直接给出信号响应快，实时性强数据量大。(2)采用波形采集模块来实现数据采集测量，相比单片机由于其用Vhdl硬件描述语言，其具有速度快精度高，实时性强，精度。(3)本实用新型整套系统线路结构简单、方案简便易行，且实现了对液体中气泡参数的测量与实时显示。(4)有效的的数据筛选和统计方法，能筛除不合理的数据，使计算出的参数准确等优点。
图1是本实用新型电导探针气泡检测系统的整体系统示意图。图2是本实用新型电导探针气泡检测系统的电导探针结构示意图。图3是本实用新型电导探针气泡检测系统的波形整定电路示意图。图4是本实用新型电导探针气泡检测系统的波形采集模块电路示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。实施例如图1所示，本实用新型电导探针气泡检测系统，包括依次连接的双电导探针、波形整定电路、波形采集模块、上位机；所述系统还包括一个稳压电路，所述稳压电路与波形整定电路和波形采集模块连接。如图2所示，所述双电导探针包括两根电导探针1、2，中空金属管5、医用注射器针头4、设置在中空金属管5内的导线一 6和导线二 7、与中空金属管5壁连接的导线三8 ；所述医用注射器针头4与中空金属管5端部连接，所述两根电导探针1、2的一端置于医用注射器针头4的针管3内，并分别与中空金属管5内的导线一 6和导线二 7连接，所述两根电导探针1、2的另一端伸出针管3外，并折弯形成折弯部，其中在探针1、2以及与探针1、2相连的导线一 6和导线二 7必须涂上绝缘漆只使探针1、2的外露末端保持在绝缘漆外，保证除探针1、2的外露末端外，探针1、2，与中空金属管5相互绝缘。如图2所示，所述两根电导探针1、2的直径相同，折弯部的长度不同，即垂直于针管3的方向上一长一短。如图2所示，所述两根电导探针1、2的直径为0. 1mm。但根据不同的要求或者针管的直径，可以选择更大或者更小直径的探针。如图2所示，所述中空金属管5为铝质的中空金属管，或者铜质中空金属管等。上位机用于数据处理显示，数据筛选和参数计算；波形整定电路通过导线6、7、8与两根电导探针1、2、中空金属管5相连，将探针1、 2传来的信号整定成规则信号，再把整定后信号送至波形采集模块处理，由波形采集模块输出气泡参数数据至上位机进行数据处理筛选、实时显示和结果保存。所述稳压电源给波形整定电路提供12v直流电，给波形采集模块供电提供5v直流 H1^ ο如图3所示，所述波形整定电路，由两片lm3M运放芯片组成分别为图中U1、U3，该 U1、U3的2、4脚分别接稳压源的5v和12v的正极，U1、U3的11脚接电源gnd，其中Ul的3 脚接在P2的3脚，U3的3脚接p2的2脚，上述双电导探针引出线导线一 6接波形整定电路中P2的3脚，引出线导线二 7接在波形整定电路中p2的2脚，最后一条引出线导线三8 接在波形整定电路中P2的1脚，从而接受探针传来的波形。Ul电路中的inl端接pi的4 脚，U3电路的in2端接pi的5脚，通过这两个脚来将整定后的波形信号传送到波形采集模块。如图4所示所述波形采集模块由一块型号为EP1C6QM0C8的FPGA来实现，在FPGA 中用硬件描述语言VHDL与软核技术构建了一个测量系统测量来自波形整定电路传来的波形并将测量结果发送到上位机，其中Pl的脚4接图3中Ul电路中的inl端，pi的脚5接图3中U2电路的in2端，通过这两个脚来将整定后的波形信号传送到波形采集模块。pi的脚 4、5、6、7 分别接到的 EP1C6Q240C8 的脚 62、63、64、65，其余脚接 GND。其中 EP1C6Q240C8 的脚62、63接受来自波形整定电路得波形，脚64、65负责和上位机的数据通讯。所述上位机数据处理显示，包括系统的操作界面和显示界面，可设定采样时间，设定保存数据路径，输入探针的长度，设定直方图显示的组数，当按下开始采样按钮后，通过串口发送命令，让采集设备开始工作，读回数据，保存在硬盘中。数据统计部分采用直方图的方式显示。由于气泡的运动情况复杂，采集的数据会出现一部分无效的错误的数据，必须把这些数据筛除。数据处理部分有Ta/Tb的比值筛选，数据有效区间设置和方差计算3种方法来进行无效数据的筛除。每次筛选，都可以查看筛选后的数据统计直方图，可根据需要， 设置筛选区间，去掉不合理的数据。所述参数计算在经过筛选的数据的基础上，进行计算， 算出局部气含率，界面浓度以及气泡sauter直径尺寸。具体地说，上位机用于数据处理显示，是基于VB语言实现的一个操作界面。分为“操作/设置区”、“实时数据区”、和“计算结果区”。其中“操作/设置区”可以进行表观气速、采样时间、探针长度、直方图组数还有保存路径的设定，并能连接和断开采样设备，操作系统开始采样，在一个采样周期结束后，能对采集到的数据进行统计，显示其统计结果的直方图，根据显示的直方图，可以改变数据筛选的有效区间，界面采用一个步骤对应一个按钮。“实时数据区”是实时显示数据的窗口，在发送一个采样命令之后，能显示对数据包的个数和实时的速度和直径的值，在采样周期到达之后，会向设备发送停止命令，停止接收数据。“计算结果区”是显示参数计算结果的区域，在进行完一次采样周期和数据筛选之后，按下“计算最后结果”的按钮，会计算出最后的结果，显示并保存。如上所述便可较好的实现本实用新型。上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种电导探针气泡检测系统，其特征在于，包括依次连接的双电导探针、波形整定电路、波形采集模块、上位机；所述系统还包括一个稳压电路，所述稳压电路与波形整定电路和波形采集模块连接。
2.根据权利要求1所述的电导探针气泡检测系统，其特征在于，所述双电导探针包括两根电导探针、中空金属管、医用注射器针头、设置在中空金属管内的导线一和导线二、与中空金属管壁连接的导线三；所述医用注射器针头与中空金属管端部连接，所述两根电导探针一端置于医用注射器针头的针管内、并分别与中空金属管内的导线一和导线二连接， 所述两根电导探针的另一端伸出针管外并折弯形成折弯部。
3.根据权利要求2所述的电导探针气泡检测系统，其特征在于，所述两根电导探针的直径相同，折弯部的长度不同。
4.根据权利要求3所述的电导探针气泡检测系统，其特征在于，所述两根电导探针的直径为0. 1mm。
5.根据权利要求4所述的电导探针气泡检测系统，其特征在于，所述中空金属管为铝质中空金属管或者铜质中空金属管。
6.根据权利要求5所述的电导探针气泡检测系统，其特征在于，所述两根电导探针、导线一、导线二的表面涂敷有绝缘层。
专利摘要本实用新型公开了一种电导探针气泡检测系统，包括依次连接的双电导探针、波形整定电路、波形采集模块、上位机，系统还包括一个稳压电路，稳压电路与波形整定电路和波形采集模块连接；本实用新型优点及效果在于，采用直接接触式电导探针，直接给出信号响应快，实时性强数据量大；采用波形采集模块来实现数据采集测量，相比单片机由于其用vhdl硬件描述语言，其具有速度快精度高，实时性强；本实用新型整套系统线路结构简单、方案简便易行，且实现了对液体中气泡参数的测量与实时显示；有效的数据筛选和统计方法，能筛除不合理的数据，使计算出的参数准确等优点。
文档编号G01B7/12GK202024724SQ20112002285
公开日2011年11月2日 申请日期2011年1月21日 优先权日2011年1月21日
发明者林焕新, 肖超, 胡跃明, 范基正, 陈安 申请人:华南理工大学