基于电容耦合式非接触电导测量的气液两相流参数检测新方法

本项目拟将电容耦合式非接触电导测量方法这一新型的测量技术应用于气液两相流参数检测，研究和验证该新方法在气液两相流参数检测中的可行性、有效性和发展潜力。拟基于谐振阻抗相消原理，研制出适用于气液两相流参数检测的新型非接触式电导测量传感器。利用所获取的反映气液两相流流动信息的电导信号，综合运用各种先进信号处理和数据挖掘方法，研究气液两相流流型辨识，以及空隙率、流速/流量等参数的在线测量问题，以期最终建立基于电容耦合式非接触电导测量的气液两相流参数测量系统。本项目的研究不仅可为气液两相流参数检测方面的研究提供有益的借鉴，而且可为气液两相流系统的机理研究和工程应用提供有效的参数测量新方法，具有重要的学术价值和广阔的工业应用前景。

电容耦合式非接触电导测量（Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection，简记C4D）是一种新型的电导检测技术。然而，现有C4D传感器的测量分辨率和适用范围有待提高。迄今为止，C4D技术仍属一种发展中的新技术，其研究和应用主要局限于分析化学等领域，且一般适用于毛细管或更小管径（管内径一般<0.2mm）流体离子溶液的测量，在两相/多相流领域还鲜有文献报道。本项目将C4D这一新型的测量技术应用于气液两相流参数检测。研究和验证C4D技术在气液两相流参数检测中的可行性、有效性和发展潜力。项目取得的主要研究进展和成果有：1）提出了基于串联谐振原理的C4D测量新方法。研发了适用于气液两相流参数测量的新型C4D传感器。与现有C4D传感器相比较，基于串联谐振原理的新型C4D传感器的测量分辨率和适用范围等得到了大幅度提高，电导测量适用的管径范围从毛细管拓宽到了10mm，并具有令人满意的测量精度；2）验证了应用C4D技术实现气液两相流流型辨识的可行性和有效性。将C4D技术与现代信息处理和数据挖掘方法（小波分析和支持向量机技术等）相结合提出了一种气液两相流流型实时辨识的新方法，实现了气液两相流流型辨识，典型流型的辨识准确率令人满意；3）验证了应用C4D进行气液两相流相含率测量的可行性和有效性。将新型C4D传感器获得的电导信号与数据挖掘技术相结合，实现了气液两相流相含率测量；4）验证了应用C4D技术实现气液两相流流速/流量测量的可行性。将C4D技术和相关流速/流量测量技术相结合实现了气液两相速度均一状态下气液两相流流速/流量的在线测量；5）将C4D技术引入过程层析成像领域，提出了一种新型的电学层析成像技术（电容耦合电阻层析成像，CCERT）。本项目的研究工作揭示了C4D技术在气液两相流参数检测方面的巨大应用潜力。相关研究结果可为气液两相流机理研究和工程应用提供有益的借鉴和有效的途径，具有重要的学术价值和广阔的工业实际应用前景。