專利名稱：一種基于靜電荷信號的氣固兩相流流速測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測量儀，具體說是一種基于靜電荷信號的氣固兩相流流速 測量儀，可以用于稀相流及部分密相流的氣力輸粉場合的流速測量。
背景技術(shù)：
造紙、鋼鐵冶煉、食品加工等很多工業(yè)場合都會使用到氣力傳輸粉體顆粒技 術(shù)，對于兩相流的流速測量一直是個難題。目前經(jīng)常使用的儀器都是基于微波、差壓等 原理進(jìn)行測量，但由于這些儀器適應(yīng)性差，粉體對測量部件產(chǎn)生磨損和堵塞，致使測量 數(shù)據(jù)偏差大，維護(hù)頻繁，使用成本高。
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于靜電荷 信號的氣固兩相流流速測量儀，可以解決現(xiàn)有測量方法測量數(shù)據(jù)偏差大的問題。粉體顆粒在被氣力輸送的過程中，顆粒間相互摩擦、分離會帶上一定量靜電 荷，經(jīng)過一定時間后，粉體顆粒與周圍氣體形成了穩(wěn)定的流場，也即兩相流的凝固態(tài)。 由于粉體顆粒攜帶有一定量的靜電荷，本實用新型利用這一特性，使用靜電探頭感應(yīng)靜 電信號，通過對信號的運(yùn)算處理即可以計算出粉體顆粒的流速。技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用了如下的技術(shù)方案一種基于靜電荷信號的氣固兩相流流速測量儀，它包括間隔設(shè)置在被測管道中 的一號靜電探頭和二號靜電探頭，一號靜電探頭采集到的信號依次通過一號耦合網(wǎng)絡(luò)、 一號輸入放大器、一號增益調(diào)整電路、一號模擬隔離電路、一號帶通濾波電路傳輸給數(shù) 字信號處理單元進(jìn)行處理；二號靜電探頭采集到的信號依次通過二號耦合網(wǎng)絡(luò)、二號輸 入放大器、二號增益調(diào)整電路、二號模擬隔離電路、二號帶通濾波電路傳輸給數(shù)字信號 處理單元進(jìn)行處理；且數(shù)字信號處理單元分別對一號增益調(diào)整電路、二號增益調(diào)整電路 的增益進(jìn)行控制。本實用新型中，所述的數(shù)字信號處理單元連接有人機(jī)交互接口。本實用新型中，所述的一號耦合網(wǎng)絡(luò)、二號耦合網(wǎng)絡(luò)均包括互相串接的同軸電 纜和電阻，且同軸電纜和電阻的一端接地。本實用新型中，所述的一號輸入放大器、二號輸入放大器是由運(yùn)算放大器組成 的跟隨電壓電路。本實用新型中，所述的數(shù)字信號處理單元是采用DSP芯片的微處理電路。氣體在密閉管道內(nèi)輸送粉體顆粒的過程中，粉體顆粒會帶上一定量的靜電荷， 通過安裝在管道壁上的靜電探頭可以將靜電信號感應(yīng)出來。沿被測管道軸向距離S布置 兩只探頭，假設(shè)上游探頭收集到的靜電信號分別為χω，下游探頭收集到的靜電信號為 Y(t)。在一個流場較為穩(wěn)定氣力輸送管段，可以認(rèn)為管道中的兩相流處于一種凝固態(tài)， 這時γω信號較χω信號只是有一定時間上的延時，這兩個信號除了夾雜了一定的噪聲，大體形態(tài)應(yīng)該相似，基于這樣的原理，可以通過互相關(guān)運(yùn)算計算出γ(ο落后于χω 的時間差，用兩只探頭的距離s除以時間差就可以得到粉體顆粒平均流速。有益效果由于本實用新型是對粉體顆粒攜帶的靜電進(jìn)行直接測量，粉體顆粒 流速無須進(jìn)一步標(biāo)定換算，因此不會由于更換傳感器或者長時間使用而對儀器進(jìn)行校驗 標(biāo)定，使用方便，維護(hù)量?。磺冶緦嵱眯滦偷捏w積小、響應(yīng)快、精度高。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型的耦合網(wǎng)絡(luò)的示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做更進(jìn)一步的解釋。如圖1所示，本實用新型的一種基于靜電荷信號的氣固兩相流流速測量儀，它 包括間隔設(shè)置在被測管道中的一號靜電探頭1和二號靜電探頭2，一號靜電探頭1采集到 的信號依次通過一號耦合網(wǎng)絡(luò)3、一號輸入放大器4、一號增益調(diào)整電路5、一號模擬隔 離電路6、一號帶通濾波電路7傳輸給數(shù)字信號處理單元8進(jìn)行處理；二號靜電探頭2采 集到的信號依次通過二號耦合網(wǎng)絡(luò)9、二號輸入放大器10、二號增益調(diào)整電路11、二號 模擬隔離電路12、二號帶通濾波電路13傳輸給數(shù)字信號處理單元8進(jìn)行處理；且數(shù)字信 號處理單元8分別對一號增益調(diào)整電路5、二號增益調(diào)整電路11的增益進(jìn)行控制。如圖2所示。所述的一號耦合網(wǎng)絡(luò)3、二號耦合網(wǎng)絡(luò)9均包括互相串接的同軸電 纜S和電阻R，同軸電纜S和電阻R的一端接地，靜電探頭的電信號首先通過耦合網(wǎng)絡(luò)耦
I=I O所述的一號輸入放大器4、二號輸入放大器10是由運(yùn)算放大器組成的跟隨電壓 電路；一號模擬隔離電路6、二號模擬隔離電路12采用BB公司的IS0124芯片來實現(xiàn)， 隔離電壓達(dá)到1500Vrms ； 一號增益調(diào)整電路5、二號增益調(diào)整電路11采用PGA102可編 程增益控制芯片完成；一號帶通濾波電路7、二號帶通濾波電路13用于濾掉50Hz以下的 低頻分量和高于500Hz的高頻干擾。輸入儀器的靜電探頭信號為兩路，一號靜電探頭1和二號靜電探頭2采集到的信 號分別為χω和γω，而χω和γ(ο為存在一定相位差的兩個相似信號。數(shù)字信號處 理單元8是采用DSP芯片的微處理電路，例如可以是由TI公司的高速浮點(diǎn)數(shù)字信號處理 芯片TMS320F28335及外圍電源存儲顯示電路構(gòu)成。能夠?qū)(t)和Y(t)信號進(jìn)行AD 快速采集并進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，計算結(jié)果可以得到這兩個信號的延時時間T，根據(jù)這兩個探頭 之間的距離S，信號處理單元計算S/T，從而可以得到速度V。測量結(jié)果信號可以通過 4-20mA傳輸給用戶，也可以通過RS-485的方式與用戶通訊。所述的數(shù)字信號處理單元8連接有人機(jī)交互接口 14，人機(jī)交互接口 14由顯示、 操作部分電路構(gòu)成，可以供外部觀察儀器運(yùn)行狀態(tài)和操作使用。人機(jī)交互接口 14可以采 用液晶屏和薄膜按鍵，液晶屏上可以顯示測量結(jié)果和趨勢曲線，薄膜按鍵可以進(jìn)行參數(shù) 的設(shè)置和功能切換。儀器中，靜電探頭信號依次經(jīng)過耦合網(wǎng)絡(luò)、輸入放大、增益調(diào)整、模擬隔離、帶通濾波后送入數(shù)字信號處理單元，同時數(shù)字信號處理單元輸出信號對增益調(diào)整部分電 路的增益進(jìn)行控制，保證采集到的信號在需要的范圍內(nèi)；并且數(shù)字信號處理單元不僅對 輸入的模擬信號進(jìn)行采集運(yùn)算，還留有人機(jī)交互接口，接受外部的操作的同時在顯示屏 上顯示流速的瞬時值、平均值等數(shù)據(jù)。 以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些 改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種基于靜電荷信號的氣固兩相流流速測量儀，其特征是它包括間隔設(shè)置在被 測管道中的一號靜電探頭(1)和二號靜電探頭(2)，一號靜電探頭(1)采集到的信號依次 通過一號耦合網(wǎng)絡(luò)(3)、一號輸入放大器(4)、一號增益調(diào)整電路(5)、一號模擬隔離電 路(6)、一號帶通濾波電路(7)傳輸給數(shù)字信號處理單元(8)進(jìn)行處理；二號靜電探頭 (2)采集到的信號依次通過二號耦合網(wǎng)絡(luò)(9)、二號輸入放大器(10)、二號增益調(diào)整電路 (11)、二號模擬隔離電路(12)、二號帶通濾波電路(13)傳輸給數(shù)字信號處理單元(8)進(jìn) 行處理；且數(shù)字信號處理單元(8)分別對一號增益調(diào)整電路(5)、二號增益調(diào)整電路(11) 的增益進(jìn)行控制。
2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于靜電荷信號的氣固兩相流流速測量儀，其特征是 所述的數(shù)字信號處理單元(8)連接有人機(jī)交互接口(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于靜電荷信號的氣固兩相流流速測量儀，其特征 是所述的一號耦合網(wǎng)絡(luò)(3)、二號耦合網(wǎng)絡(luò)(9)均包括互相串接的同軸電纜(S)和電阻 (R)，且同軸電纜(S)和電阻(R)的一端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于靜電荷信號的氣固兩相流流速測量儀，其特征是 所述的一號輸入放大器(4)、二號輸入放大器(10)是由運(yùn)算放大器組成的跟隨電壓電 路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于靜電荷信號的氣固兩相流流速測量儀，其特征是 所述的數(shù)字信號處理單元(8)是采用DSP芯片的微處理電路。
專利摘要本實用新型公開了一種基于靜電荷信號的氣固兩相流流速測量儀，它包括間隔設(shè)置在被測管道中的一號靜電探頭和二號靜電探頭，一號靜電探頭采集到的信號依次通過一號耦合網(wǎng)絡(luò)、一號輸入放大器、一號增益調(diào)整電路、一號模擬隔離電路、一號帶通濾波電路傳輸給數(shù)字信號處理單元進(jìn)行處理；二號靜電探頭采集到的信號依次通過二號耦合網(wǎng)絡(luò)、二號輸入放大器、二號增益調(diào)整電路、二號模擬隔離電路、二號帶通濾波電路傳輸給數(shù)字信號處理單元進(jìn)行處理；且數(shù)字信號處理單元分別對一號增益調(diào)整電路、二號增益調(diào)整電路的增益進(jìn)行控制。本實用新型使用方便，維護(hù)量小、體積小、響應(yīng)快、精度高。
文檔編號G01P5/22GK201796047SQ20102052189
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者劉曉晨, 梅義忠, 陳江斌 申請人:南京大得科技有限公司