多相流体的光电识别装置

摘要

一种多相流体的光电识别装置，其特征在于：包括光电传感器、A/D转换器、微处理器、存储器、显示器和键盘，光电传感器通过A/D转换器与微处理器的输入端连接，存储器、显示器和键盘与所述的微处理器的相应端连接。与现有技术相比，本发明使用非介入式探测方法，干扰小、测量准确；使用统计的方法，有利于对流体的各种流动形态进行分类识别；使用神经网络对各流体分量流速和流量进行识别，自动化程度高。

权利要求

1、一种多相流体的光电识别装置，其特征在于：包括光电传感器、A/D转 换器、微处理器、存储器、显示器和键盘，光电传感器通过A/D转换器与微 处理器的输入端连接，存储器、显示器和键盘与所述的微处理器的相应端连接； 所述的光电传感器包括一个前向探测传感器和两个侧向探测传感器，三个传感 器分别探测流体对光线的前向散射和侧向散射；软件使用基于统计的主元分析 及独立元分析方法，对多相流的流动形态进行建模和识别，并使用神经网络对 各种流体分量流速和流量进行检测。

说明书

技术领域

本发明涉及一种多相流体的光电识别装置，主要用于能源工业领域中对管 道内的多相流体参数进行探测。

背景技术

多相流动是一种复杂的流动现象，广泛存在于能源工业领域。多年以来， 在石油工业领域，由于石油开采中水的比例较低，多相流研究没有引起人们的 重视。90年代后随着沙漠、海洋、极地等恶劣环境条件下的油田开发，以及石 油开采进入中晚期，大多数油田采取注水提高开采效率，石油开采时会混入水， 从而形成油气水多相流系统。使用输油管道输送石油时所需要的压力也受到油 气水等多相分布的极大影响，理解并精确检测油气水多相流的性质就显得极其 重要。工业生产对计量、节能和控制等方面的要求不断提高，对多相流参数进 行精确实时测量的需求也越来越迫切。
目前多相流检测主要使用导体探针、光纤探针或者压力膜技术，在测量过 程中，这些探头势必会被油相沾染，降低探测灵敏度；而且这种介入式的探测 技术也会对流动形态造成干扰，影响探测精度。

发明内容

本发明的目的就是提供一种多相流体的光电识别方法，以解决现有介入式 的探测技术存在的在测量过程中探头被油相沾染，降低探测灵敏度；以及探头 会对流动形态造成干扰，影响探测精度的问题。
本发明的技术方案是：包括光电传感器、A/D转换器、微处理器、存储器、 显示器和键盘，光电传感器通过A/D转换器与微处理器的输入端连接，存储器、 显示器和键盘与所述的微处理器的相应端连接。
所述的光电传感器包括一个前向探测传感器和两个侧向探测传感器，三个 传感器分别探测流体对光线的前向散射和侧向散射。
与现有技术相比，本发明使用非介入式探测方法，干扰小、测量准确；使 用统计的方法，有利于对流体的各种流动形态进行分类识别；使用神经网络对 各流体分量流速和流量进行识别，自动化程度高。

附图说明

图1是本发明装置的总体构成示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明包括光电传感器3(包括光源2)、A/D转换器41、微处理 器43、存储器45、显示器42和键盘44，光电传感器3通过A/D转换器41与 微处理器43的输入端连接，存储器45、显示器42和键盘44与所述的微处理器 43的相应端连接。
所述的光电传感器3包括一个前向探测传感器和两个侧向探测传感器，三 个传感器分别探测管道1内流体对光线的前向散射和侧向散射。
本发明在工作时，光源2发出的光穿过透明管壁1照射到多相流体上，由于 不同流体对光的吸收和散射不同，光电传感器3获得的光电信号就会携带多相流 的相关信息。本发明使用前向探测和测向探测相结合的探测方式，以获得更加 全面的信息。光电信号由A/D转换器41转换为数字信号交给微处理器43，微处理 器43使用我们设计的基于统计的软件对信号进行处理，获得流形和流量信息， 交给存储器45存储、显示器42显示。存储器45除了存储微处理器的处理后信息， 还存储相关的先验信息(参数)。键盘44用于与微处理器43进行交互，对相关参数 进行调整。使用整流电源对所有设备供电。本发明的光源2和光电传感器3被封 装在一个遮光的盒子里，并且可以卡接在管道1上，数据处理部分4(包括A/D转 换器41、微处理器43、存储器45、显示器42和键盘44)被封装在一个箱体内，两 个部分通过数据线和电源线连接。
本发明所采用的软件使用基于统计的主元分析及独立元分析方法，对多相 流的流动形态进行建模和识别，使用神经网络对各种流体分量流速和流量进行 检测，具有实时性、准确性的优点，识别率高于90％。