基于嵌入式电导探针的管壁液膜厚度采集装置及测量装置的制作方法

本发明属于多相流测量的技术领域，尤其涉及一种基于嵌入式电导探针的管壁液膜厚度采集装置及测量装置。

背景技术：

在石油、化工和核电等工业领域，气液分层流和环状流是常见的两相流动形态，在这些流型中液膜厚度是一个重要的参数。管壁液膜厚度的准确非侵入测量，不仅是获得气液分相速度、流量等参数的基础，同时对深入研究分层流和环状流的流动传热特性具有重要意义，直接影响气液两相流流型的发展以及工艺的调整。

目前，根据测量原理不同，液膜厚度的测量方法主要包括光学法、射线法、高速摄像法、超声波法、电学法等。在上述测量方法中，光学法和射线法测量精度较高，但由于设备价格昂贵、体积庞大、操作复杂等因素，其使用受到了很大的限制；高速摄影法能够以很高的速度对界面进行动态记录，所以能够给出有关界面波动更细致的结构，但这种方法对操作者要求很高，而且需要解决有关照明、聚焦等光学问题，适用范围也受到了限制；射线法由于采用放射性物质，存在严重的安全防护问题；采用超声测量时，需用媒质即稠合剂，且换能器与管道之间的贴合度必然会影响超声回波信号的强度，导致较大的测量偏差。

电学法具有价格低廉、设备简单、操作方便、响应速度快，性能稳定及易于实现等优点，在近年来多相流领域液膜厚度及截面相含率测量中得到了广泛研究，其中采用金属丝测量相含率，但金属丝侵入流体会对流场产生扰动，对管壁液膜厚度测量不准确。综上，目前上述液膜厚度测量方法均存在一定局限性，难以实现管内波动含气液膜厚度的高精度实时测量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于嵌入式电导探针的管壁液膜厚度采集装置及测量装置，可操行性强、测量精度高，且满足对流场的无干扰测量要求。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种基于嵌入式电导探针的管壁液膜厚度采集装置，包括安装底座及若干个电导探针；

所述安装底座的中心开设有上下贯通的过液通道，所述安装底座的上端面沿周向开设有若干个第一螺栓孔，所述安装底座的下端面沿周向开设有若干个第二螺栓孔，所述第一螺栓孔与所述第二螺栓孔用于将所述安装底座固定安装于被测管道之间，所述安装底座的侧壁沿周向开设有若干个贯通的呈放射状布置的嵌入孔，所述嵌入孔的轴线与所述过液通道的轴线相垂直，且所述嵌入孔的数量与所述电导探针的数量一致；

若干个所述电导探针分别同轴嵌装于若干个所述嵌入孔内，所述电导探针靠近所述过液通道的一端与所述过液通道的壁面齐平，与所述过液通道内的液体始终保持接触，所述电导探针远离所述过液通道的一端伸出于所述嵌入孔，所述电导探针用于采集所述过液通道管壁的液膜厚度。

优选地，所述电导探针包括接收电极、绝缘层和激励电极，所述接收电极的横截面为圆柱形，所述绝缘层与所述激励电极的横截面均为圆环形，所述接收电极、所述绝缘层和所述激励电极依次由内到外同轴装配。

优选地，所述接收电极、所述绝缘层和所述激励电极靠近所述过液通道的一端均与所述过液通道的壁面齐平，所述绝缘层远离所述过液通道的一端沿轴向伸出于所述激励电极，所述接收电极远离所述过液通道的一端沿轴向伸出于所述绝缘层，所述接收电极远离所述过液通道的一端与第一外部数据导线连接，所述激励电极远离所述过液通道的一端与第二外部数据导线连接。

优选地，所述接收电极的材质为不锈钢，所述激励电极的材质为不锈钢。

优选地，所述绝缘层的材质为酚醛树脂。

优选地，所述电导探针的直径与所述嵌入孔的直径相等，所述电导探针同轴嵌装于所述嵌入孔内。

优选地，所述过液通道的直径与被测管道的过液内径相等。

基于相同的发明构思，本发明还提供了一种基于嵌入式电导探针的管壁液膜厚度测量装置，包括上述的基于嵌入式电导探针的管壁液膜厚度采集装置。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

1)本发明提供了一种基于嵌入式电导探针的管壁液膜厚度采集装置，包括安装底座及若干个电导探针，安装底座的侧壁沿周向开设有若干个贯通的呈放射状布置的嵌入孔，电导探针嵌装于嵌入孔内，电导探针靠近过液通道的一端与过液通道的壁面齐平，与过液通道内的液体始终保持接触，电导探针远离过液通道的一端伸出于嵌入孔，电导探针用于采集过液通道管壁的液膜厚度，本发明提供的一种基于嵌入式电导探针的管壁液膜厚度采集装置基于电导法，具有精度高、易于实现、可操作性强、响应速度快、性能稳定及无放射性等优点，并且，电导探针沿周向分布于安装底座上，即可沿周向获取过液通道截面上液膜厚度的分布信息，量程范围广。

2)本发明提供的一种基于嵌入式电导探针的管壁液膜厚度采集装置，电导探针包括接收电极、绝缘层和激励电极，接收电极的横截面为圆柱形，绝缘层与激励电极的横截面均为圆环形，接收电极、绝缘层和激励电极依次由内到外同轴装配，采用中心电极为接收电极，外环电极为激励电极的布置模式，可直接对接收电极输出信号进行分析，消除了外界因素不稳定对测量结果产生的误差。

3)本发明提供的一种基于嵌入式电导探针的管壁液膜厚度采集装置，工况适应性强，可满足静止或缓流液膜厚度的测量，亦可测量液膜高速运动时的厚度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于嵌入式电导探针的管壁液膜厚度采集装置的俯视图；

图2为本发明实施例提供的一种基于嵌入式电导探针的管壁液膜厚度采集装置的a-a剖视图。

附图标记说明：

1：安装底座；11：过液通道；12：第一螺栓孔；13：嵌入孔；2：电导探针；21：接收电极；22：绝缘层；23：激励电极。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种基于嵌入式电导探针的管壁液膜厚度采集装置及测量装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

实施例一

参看图1、图2所示，本发明提供了一种基于嵌入式电导探针的管壁液膜厚度采集装置，包括安装底座1及若干个电导探针2；

安装底座1的中心开设有上下贯通的过液通道11，在本实施例中，安装底座1为圆柱形，其中心开设有圆柱形的过液通道11，过液通道11的直径与被测管道的内径尺寸一致，过液通道11的上端为进液口，过液通道11的下端为出液口；

安装底座1的上端面沿周向开设有若干个第一螺栓孔12，安装底座1的下端面沿周向开设有若干个第二螺栓孔(由于第二螺栓孔位于底面，故在图中未示出)，在本实施例中，安装底座1的上端面沿周向均布有四个第一螺栓孔12，安装底座1的下端面沿周向均布有四个第二螺栓孔，第一螺栓孔12与第二螺栓孔用于将安装底座1固定安装于被测管道之间；

安装底座1的侧壁沿周向开设有若干个贯通的呈放射状布置的嵌入孔13，在本实施例中，安装底座1的侧壁沿周向均布有四个嵌入孔13，嵌入孔13的轴线与过液通道11的轴线相垂直，且嵌入孔13与电导探针2的数量一致。

电导探针2的直径与嵌入孔13的直径相等，若干个电导探针2分别同轴嵌装于若干个嵌入孔13内，电导探针2靠近过液通道11的一端与过液通道11的壁面齐平，与过液通道11内的液体始终保持接触，电导探针2远离过液通道11的一端伸出于嵌入孔13，电导探针2用于采集过液通道11管壁的液膜厚度；

在本实施例中，电导探针2包括接收电极21、绝缘层22和激励电极23，接收电极21的横截面为圆柱形，绝缘层22与激励电极23的横截面均为圆环形，接收电极21、绝缘层22和激励电极23依次由内到外同轴装配，采用中心电极为接收电极21，外环电极为激励电极23的布置模式，可直接对接收电极输出信号进行分析，消除了外界因素不稳定对测量结果产生的误差，在本实施例中，接收电极21与激励电极的材质均为不锈钢，绝缘层22的材质选用酚醛树脂。

在本实施例中，接收电极21、绝缘层22和激励电极23靠近过液通道11的一端均与过液通道11的壁面齐平，绝缘层22远离过液通道11的一端沿轴向伸出于激励电极23，激励电极23与外部数据导线连接，用于接入指令，发出激励信号，接收电极21远离过液通道11的一端沿轴向伸出于绝缘层22，且与外部数据导线连接，用于将采集到的液膜厚度数据进行输出并处理。

本发明提供的一种基于嵌入式电导探针的管壁液膜厚度采集装置，其工作过程为，首先根据被测管道的内径大小，确定安装底座1上的过液通道11的直径，过液通道11的直径与被测管道的内径尺寸一致；然后通过安装底座1上下端面上的第一螺栓孔12和第二螺栓孔，将安装底座1固定安装于被测管道之间，当被测管道内的液体流过过液通道11时，激励电极23发出激励信号，接收电极21迅速收集到通过液膜传导过来的衰减后的激励信号，并通过数据导线传输至外部的数模转换电路处理，最终得到此时过液通道11管壁处的液膜厚度分布信号值。

本发明提供了一种基于嵌入式电导探针的管壁液膜厚度采集装置，包括安装底座1及若干个电导探针2，安装底座1的侧壁沿周向开设有若干个贯通的呈放射状布置的嵌入孔13，电导探针2嵌装于若干个嵌入孔13内，电导探针2靠近过液通道11的一端与过液通道11的壁面齐平，与过液通道11内的液体始终保持接触，电导探针2远离过液通道11的一端伸出于嵌入孔13，电导探针2用于采集过液通道管壁的液膜厚度，本发明提供的一种基于嵌入式电导探针的管壁液膜厚度采集装置基于电导法，具有精度高、易于实现、可操作性强、响应速度快、性能稳定及无放射性等优点，并且，电导探针沿周向分布于安装底座上，即可沿周向获取过液通道截面上液膜厚度的分布信息，量程范围广；同时本发明提供的一种基于嵌入式电导探针的管壁液膜厚度采集装置，工况适应性强，可满足静止或缓流液膜厚度的测量，亦可测量液膜高速运动时的厚度。

实施例二

基于相同的发明构思，本发明还提供了一种基于嵌入式电导探针的管壁液膜厚度测量装置，包括实施例一所述的基于嵌入式电导探针的管壁液膜厚度采集装置。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。