一种相含率测量方法及装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111398371A(43)申请公布日2020.07.10(21)申请号202010265775.7(22)申请日2020.04.07(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区双清路30号清华大学(72)发明人陈昭刘马林王江江常家兴陈猛唐亚平刘兵(74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限公司11002代理人杨云云(51)Int.Cl.G01N27/22(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图4页(54)发明名称一种相含率测量方法及装置(57)摘要本发明实施例提供一种相含率测量方法及装置，根据待测量体系轮廓特征以及相介质特征，确定填补区结构；根据所述填补区结构，确定敏感场矩阵；根据所述敏感场矩阵和归一化电容值，得到相含率空间截面分布图。本发明实施例通过填补法和电容层析成像填补成像测量，结构简单，使用方便，同时能够提高准确度，能够适应一般非规则几何形状容器中的多相物质体系中的静态/动态相含率的测量。CN111398371ACN111398371A权利要求书1/2页1.一种相含率测量方法，其特征在于，包括：根据待测量体系轮廓特征以及相介质特征，确定填补区结构；根据所述填补区结构，确定敏感场矩阵；根据所述敏感场矩阵和归一化电容值，得到相含率空间截面分布图。2.根据权利要求1所述的相含率测量方法，其特征在于，所述根据待测量体系轮廓特征以及相介质特征，确定填补区结构包括：根据不规则图形进行数学建模，并赋予材料属性并进行不规则填补区形状提取，根据所述材料属性、所述不规则填补区形状和待测量体系的最小外接规则形状确定填补区厚度和形状特征。3.根据权利要求1所述的相含率测量方法，其特征在于，所述填补区介质的介电常数与待测物体的介电常数相同；所述填补区被填补后的外形结构为圆柱体、圆台体、圆锥体或长方体；所述归一化电容值为去噪后的电容值。4.根据权利要求1所述的相含率测量方法，其特征在于，所述根据所述敏感场矩阵和归一化电容值，得到相含率空间截面分布图包括:根据逐次逼近算法分解所述敏感场矩阵得到测量区矩阵和填充区矩阵；根据所述测量区矩阵和所述填充区矩阵得到相含率空间截面分布图。5.根据权利要求4所述的相含率测量方法，其特征在于，所述逐次逼近算法为：其中，N为填充区和测量区中的数据点总数，m表示填充区数据点的个数，S1表示填充区对应的敏感场，S2表示测量区对应的敏感场，G1表示填充区对应的介电常数分布，G2表示测量区对应的，λ测量为测量区物体引起的电容值矩阵，λ厚壁为填充区物体引起的电容值矩阵，λa×1为归一化电容值矩阵，其中下标a为测量电极数n的函数，a＝n*(n-1)/2，n为测量电极数。6.根据权利要求4所述的相含率测量方法，其特征在于，所述根据所述测量区矩阵和所述填充区矩阵得到相含率空间截面分布图后，所述方法还包括：根据调节松弛因子，对相含率空间截面分布图进行优化。7.根据权利要求6所述的相含率测量方法，其特征在于，所述根据调节松弛因子，对相含率空间截面分布图进行优化包括：T根据公式Gk＝P[c1·Gk-1+c2·αkS(λ-SGk-1)]，对相含率空间截面分布图进行优化；其中，c1和c2为松弛因子参数，αk为根据最大特征值约束与二范数法计算得到的参数，Gk为第K次优化的介电常数分布，λ为归一化电容值矩阵，函数P可用公式来表示，x为自变量，f(x)为x的因变量。8.一种相含率测量装置，其特征在于，包括：第一处理模块，用于待测量体系轮廓特征以及相介质特征，确定填补区结构；2CN111398371A权利要求书2/2页第二处理模块，用于根据所述填补区结构，确定敏感场矩阵；第三处理模块，用于根据所述敏感场矩阵和归一化电容值，得到相含率空间截面分布图。9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述的相含率测量方法的步骤。10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的相含率测量方法的步骤。3CN111398371A说明书1/9页一种相含率测量方法及装置技术领域[0001]本发明涉及相含率测量领域，具体涉及一种相含率测量方法及装置。背景技术[0002]多相体系中相含率非接触测量方法，尤其是动态条件下的测量方法对多相化工反应器性能研究非常重要，例如气固流化床中颗粒浓度测量是气固反应器的反应能力设计和放大研究中最关键的基础反应器性能参数。[0003]电容层析成像法作为一种多相体系中相含率的典型非侵入式测量方法，已在化工流化床、石油管道流、颗粒包覆反应器等得到广泛应用。均对应的多是规则圆柱或