一种气固两相流参数测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于流体测量技术领域，涉及一种气固两相流参数测量装置。
【背景技术】
[0002]在冶金、化工、火力发电站等大型工业领域生产过程中，常常需要对气固两相流的一些参数进行在线实时监测。气固两相流的固相速度及气固两相流的浓度是其中重要的参数。
[0003]目前，对于固体速度的测量，主要有基于电容、静电感应、γ射线等监测原理的相关测速方法。对于浓度的测量，主要有基于电容、静电感应原理的电学方法，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，不能有效的测量气固两相流的其它参数。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种气固两相流参数测量装置，相应速度快，实时性好，可以同时测出气固两相流的固相速度及气固两相流的浓度。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:一种气固两相流参数测量装置，用于测量管道内气固两相流的固相速度及气固两相流的浓度，包括平行设置的上游静电荷传感器和下游静电荷传感器，上游静电荷传感器和下游静电荷传感器分别通过信号电缆和放大电路连接，放大电路依次和单片机、SD模块以及数据处理模块连接，单片机和SD模块与电源模块连接，单片机还与晶振连接。
[0006]本实用新型的特点还在于:
[0007]上游静电荷传感器和下游静电荷传感器的结构为:包括金属探棒，所述金属探棒局部被绝缘体包裹，绝缘体外部通过螺纹固定有金属外壳，金属外壳顶端设置有接地端子，金属探棒被绝缘体包裹的一端设置信号输出端子。
[0008]上游静电荷传感器和下游静电荷传感器垂直安装于管道上。
[0009]单片机采用MC9S12XS128。
[0010]放大电路的芯片采用PGA202和PGA203，所述PGA202和PGA203之间采用级联。
[0011]金属探棒的直径为7mm-9mm，长度为管道直径的二分之一到六分之五。
[0012]上游静电荷传感器和下游静电荷传感器之间的距离为15cm-25cm。
[0013]本实用新型的有益效果是:本实用新型一种气固两相流参数测量装置，结构简单，价格低廉，便于安装的优点而且能够更精确的反应管道内颗粒速度和相应的浓度。在实际应用中只是实心金属探棒与被测量相互接触，受到外界干扰小。用传感器金属探头与粉尘碰撞产生的电荷量变化来测量粉尘流速与浓度，所以不存在堵塞和变形等问题，具有长久使用免维护特征。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型一种气固两相流参数测量装置的结构示意图；
[0015]图2是本实用新型一种气固两相流参数测量装置中静电荷传感器的结构示意图；
[0016]图3是本实用新型一种气固两相流参数测量装置计算固相速度中的电荷与电压转换电路图；
[0017]图4是本实用新型一种气固两相流参数测量装置计算固相速度中放大电路的电路图。
[0018]图中，1.金属探棒，2.绝缘体，3.螺纹，4.金属外壳，5.接地端子，6.信号输出端子，7.管道，8.粉尘颗粒，9.上游静电荷传感器，10.下游静电荷传感器，11.放大电路，12.信号电缆，13.单片机，14.晶振，15.电源模块，16.SD模块，17.数据处理模块。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0020]一种气固两相流参数测量装置，如图1所示。包括平行设置的上游静电荷传感器9和下游静电荷传感器10，上游静电荷传感器9和下游静电荷传感器10分别通过信号电缆12和放大电路11连接，放大电路11依次和单片机13、SD模块16以及数据处理模块17连接，单片机13和SD模块16与电源模块15连接，单片机13还与晶振14连接，上游静电荷传感器9和下游静电荷传感器10之间的距离为15cm-25cm。
[0021]如图2所示，上游静电荷传感器9和下游静电荷传感器10的结构均为:包括金属探棒1，金属探棒I局部被绝缘体2包裹，绝缘体2外部通过螺纹3固定有金属外壳4，金属外壳4顶端设置有接地端子5，金属探棒I被绝缘体2包裹的一端设置有信号输出端子6，金属探棒I的直径为7mm-9mm，长度为管道7直径的二分之一到六分之五，上游静电荷传感器9和下游静电荷传感器10垂直安装于管道7上。
[0022]本实用新型的工作原理是:当带介质的气流经过上游静电荷传感器9和下游静电荷传感器10时，就会形成随机的电荷信号。经过电荷与电压转换电路(如图3所示)，利用C = Q/U，将电荷信号转换为电压信号经放大电路11传至单片机13。在信号处理单元13经过A/D变换转成数字信号，再由嵌入式处理器利用互相关数学模型获得上游静电荷传感器9和下游静电荷传感器10的时间差At (S)，上游静电荷传感器9和下游静电荷传感器10之间的距离是恒定L，获得速度V:V(m/s) =L(m)/At(s)。这样就可以准确的算出当前的气流流速。如果测得管道的截面积、接入煤粉管道温度、压强就可以测得标准状况下的体积流量和风粉的浓度。
[0023]另外，由于小信号直接进行大范围的放大，信号就会发生漂移，偏差比较大，所以我们就选择OP07芯片设计初级放大电路(如图4所示)。这样设计电路具有输入电阻高、噪声低、稳定性好、精度及可靠性高、共模抵制比大、线性度好、失调小、并有一定的抗干扰能力。滤波电路和后续放大电路集成到了一块。所选用的放大芯片是PGA202和PGA203，它们之间经过级联后，就能根据需要对相应的信号进行1-8000倍不同倍数的放大，放大范围广，操作方便快捷，精度高误差较小。
[0024]本实用新型一种气固两相流参数测量装置，结构简单，价格低廉，便于安装的优点而且能够更精确的反应管道内颗粒速度和相应的浓度。在实际应用中只是实心金属探棒与被测量相互接触，受到外界干扰小。用传感器金属探头与粉尘碰撞产生的电荷量变化来测量粉尘流速与浓度，所以不存在堵塞和变形等问题，具有长久使用免维护特征。
【主权项】
1.一种气固两相流参数测量装置，用于测量管道内气固两相流的固相速度及气固两相流的浓度，其特征在于，包括平行设置的上游静电荷传感器(9)和下游静电荷传感器(10)，所述上游静电荷传感器(9)和下游静电荷传感器(10)分别通过信号电缆(12)和放大电路(11)连接，放大电路(11)依次和单片机(13)、SD模块(16)以及数据处理模块(17)连接，所述单片机(13)和SD模块(16)与电源模块(15)连接，所述单片机(13)还与晶振(14)连接。2.根据权利要求1所述的一种气固两相流参数测量装置，其特征在于，所述上游静电荷传感器(9)和下游静电荷传感器(10)的结构均为:包括金属探棒(I)，所述金属探棒(I)局部被绝缘体(2)包裹，所述绝缘体(2)外部通过螺纹(3)固定有金属外壳(4)，金属外壳(4)顶端设置有接地端子(5)，所述金属探棒(I)被绝缘体(2)包裹的一端设置有信号输出端子(6) ο3.根据权利要求1所述的一种气固两相流参数测量装置，其特征在于，所述上游静电荷传感器(9)和下游静电荷传感器(10)垂直安装于管道(7)上。4.根据权利要求1所述的一种气固两相流参数测量装置，其特征在于，所述单片机(13)采用 MC9S12XS128。5.根据权利要求1所述的一种气固两相流参数测量装置，其特征在于，所述放大电路(11)的芯片采用PGA202和PGA203，所述PGA202和PGA203之间采用级联。6.根据权利要求2所述的一种气固两相流参数测量装置，其特征在于，所述金属探棒(I)的直径为7mm-9mm07.根据权利要求1所述的一种气固两相流参数测量装置，其特征在于，所述上游静电荷传感器(9)和下游静电荷传感器(10)之间的距离为15cm-25cm。
【专利摘要】本实用新型公开了一种气固两相流参数测量装置，用于测量管道内气固两相流的固相速度及气固两相流的浓度，包括平行设置的上游静电荷传感器和下游静电荷传感器，上游静电荷传感器和下游静电荷传感器分别通过信号电缆和放大电路连接，放大电路依次和单片机、SD模块以及数据处理模块连接，单片机和SD模块与电源模块连接，单片机还与晶振连接。本实用新型一种气固两相流参数测量装置，结构简单，价格低廉，便于安装的优点而且能够更精确的反应管道内颗粒速度和相应的浓度。在实际应用中只是实心金属探棒与被测量相互接触，受到外界干扰小。用传感器金属探头与粉尘碰撞产生的电荷量变化来测量粉尘流速与浓度，克服了堵塞和变形等问题。
【IPC分类】G01D21/02
【公开号】CN204694288
【申请号】CN201520284178
【发明人】弋英民, 管磊
【申请人】西安理工大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年5月5日