液膜传感器

摘要

本发明提供了一种液膜传感器，包括圆形金属丝网架，所述圆形金属丝网架由若干根穿过圆心的相互交叉的金属丝组成，在测量时，所述圆形金属丝网架置于被测管道内，每一所述金属丝的远离被测量壁面的部分覆盖有绝缘层；若干所述金属丝均与电路模块电连接，在测量时，所述电路模块使用高频脉冲方波依次激发若干所述金属丝，一所述金属丝被激发时，所述电路模块记录该金属丝相邻的未被激发的金属丝接收得到的电流值，当所有金属丝都被激发后，便完成了一帧液膜厚度测量。

权利要求

1.一种液膜传感器，其特征在于，包括圆形金属丝网架，所述圆形金属丝网架由若干根穿过圆心的相互交叉的金属丝组成，在测量时，所述圆形金属丝网架置于被测管道内，每一所述金属丝的远离被测量壁面的部分均覆盖有绝缘层；

若干所述金属丝均与电路模块电连接，在测量时，所述电路模块使用高频脉冲方波依次激发若干所述金属丝，一所述金属丝被激发时，所述电路模块记录该金属丝相邻两根0电势的金属丝接收得到的电流值，当所有金属丝都被激发后，便完成了一帧液膜厚度测量。

2.根据权利要求1所述的液膜传感器，其特征在于，若干所述金属丝均匀交叉。

3.根据权利要求1所述的液膜传感器，其特征在于，所述金属丝的直径不超过0.1mm。

4.根据权利要求1所述的液膜传感器，其特征在于，所述高频脉冲方波的频率不低于

16000Hz。

5.根据权利要求1所述的液膜传感器，其特征在于，所述金属丝的未被绝缘层覆盖的部分的长度不低于3mm。

6.根据权利要求1所述的液膜传感器，其特征在于，在测量时，所述圆形金属丝网架垂直置于被测管道内。

7.根据权利要求6所述的液膜传感器，其特征在于，所述金属丝的未被绝缘层覆盖的部分与被测量壁面的切向垂直。

8.根据权利要求1所述的液膜传感器，其特征在于，单帧液膜厚度测量频率不低于

1000Hz。

说明书

液膜传感器

技术领域

[0001] 本发明属于测量液膜厚度技术领域，特别是涉及液膜传感器。

背景技术

[0002] 环状流是指由气体和液体组成的两相流的一种流型，其特点为沿管的内壁有液膜，大部分液体成膜状沿管壁运动，而气体则在管的中心区夹带雾沫高速流过。环状流是非常常见的两相流流型，在核能、电厂、化工、石油等领域广泛存在，如核能系统的汽水分离器、石油工业的油气输运等。

[0003] 电导法的基本原理是液膜高度与接收电极所接收得到的电流存在一定关系。电导式液膜传感器分为非侵入式测量和双平行电导探针测量两种方法。

[0004] 非侵入式测量在测量壁面布置发射电极和接收电极，电流由发射电极经液膜流向接收电极。覆盖在壁面上的液膜越厚，接收电极接收得到的电流越大。利用电流信号，可以得到液膜厚度。对非侵入式电极进行阵列布置，可以实现瞬时液膜厚度分布的成像。但非侵入式测量方法对液膜厚度的量程有限，一般液膜厚度超过2mm后，随着液膜厚度的增加，电流信号再不发生变化。

[0005] 双平行电导探针在流道内布置两个平行的金属丝，一根作为发射电极，一根作为接收电极。电流由发射电极，经过双平行电极丝间的流体，流向接收电极。接收电极接收得到的电流值正比于液膜厚度。双平行电导探针测量液膜厚度的量程较宽，但只能测量局部的液膜厚度，无法对液膜厚度分布成像。

发明内容

[0006] 为了解决上述问题，本发明提供了一种液膜传感器，包括圆形金属丝网架，所述圆形金属丝网架由若干根穿过圆心的相互交叉的金属丝组成，在测量时，所述圆形金属丝网架置于被测管道内，每一所述金属丝的远离被测量壁面的部分均覆盖有绝缘层；

[0007] 若干所述金属丝均与电路模块电连接，在测量时，所述电路模块使用高频脉冲方波依次激发若干所述金属丝，一所述金属丝被激发时，所述电路模块记录该金属丝相邻的未被激发的金属丝接收得到的电流值，当所有金属丝都被激发后，便完成了一帧液膜厚度测量。

[0008] 较佳地，若干所述金属丝均匀交叉。

[0009] 较佳地，所述金属丝的直径不超过0.1mm。

[0010] 较佳地，所述高频脉冲方波的频率不低于16000Hz。

[0011] 较佳地，所述金属丝的未被绝缘层覆盖的部分的长度不低于3mm。

[0012] 较佳地，在测量时，所述圆形金属丝网架垂直置于被测管道内。

[0013] 较佳地，所述金属丝的未被绝缘层覆盖的部分与被测量壁面的切向垂直。

[0014] 较佳地，单帧液膜厚度测量频率不低于1000Hz。

[0015] 较佳地，当一所述金属丝被激发时，其相邻的未被激发的金属丝相对于该金属丝为0电势。

[0016] 与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

[0017] 本发明提供一种液膜传感器，在被测管道内置有圆形金属丝网架，为了避免被测管道的流道核心夹带的液滴对测量信号影响，每一金属丝的远离被测量壁面的部分均覆盖有绝缘层，依次使用高频脉冲方波激励金属丝，保持未被激发的金属丝0电势，同时记录被激发电极相邻金属丝所接收得到的电流值。相邻金属丝接收得到电流的平均值正比于被激发的金属丝所在位置的局部液膜厚度。当所有电极被激发后，即得到一帧液膜厚度测量。本发明结构简单，操作方便，且对液膜厚度的量程和区域不限，测量范围广。

附图说明

[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

[0019] 图1为本发明的优选实施例提供的液膜传感器的结构示意图。

具体实施方式

[0020] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

[0021] 请参考图1，一种液膜传感器，包括圆形金属丝网架2，所述圆形金属丝网架2由若干根穿过圆心的相互交叉的金属丝21组成。本发明对金属丝21的根数不做限制，可根据实际测量需求设定。在本实施例中，这些金属丝21的形状、尺寸和构造均相同，这些金属丝21均匀交叉形成圆，且这些金属丝21的中心点均与此圆的圆心重合。

[0022] 在测量时，所述圆形金属丝网架2垂直置于被测管道1内，为了避免被测管道1的流道12核心夹带的液滴对测量信号影响，每一所述金属丝21的远离被测量壁面12的部分均覆盖有绝缘层211，即靠近被测量壁面12的部分为裸丝部分212(裸丝部分212即为未被绝缘层覆盖的部分)，裸丝部分212通过导线与电路模块3连接。本发明对绝缘层211的材质不做限制，如可以是绝缘漆等，绝缘层211的作用是保证电流不会从远离被测量壁面12的地方由金属丝流入，保证接收电极所接收的电流值和被测量壁面12上的液膜厚度成正比。所述金属丝21的未被绝缘层覆盖的裸丝部分212与被测量壁面12的切向垂直，在本实施例中，所述金属丝21的直径不超过0.1mm，所述金属丝21的未被绝缘层覆盖的裸丝部分212的长度不低于3mm。

[0023] 若干所述金属丝21均与电路模块3电连接，在测量时，所述电路模块3使用高频脉冲方波依次激发若干所述金属丝21(电路模块3每次只激发一根金属丝21，依次激发所有金属丝21，当某根金属丝21被激发时，此金属丝21充当发射电极，其余金属丝21充当接收电极)，一所述金属丝21被激发时，其相邻的未被激发的金属丝21相对于该金属丝21为0电势，所述电路模块3记录该被激发的金属丝21的相邻的未被激发的金属丝21接收得到的电流值，当所有金属丝21都被激发后，便完成了一帧液膜厚度测量。

[0024] 在本实施例中，所述高频脉冲方波的频率不低于16000Hz，单帧液膜厚度测量频率不低于1000Hz。

[0025] 图1中的圆形金属丝网架2包括十二根金属丝21，金属丝21直径为0.08mm，金属丝21靠近被测量壁面12处为裸丝部分212，裸丝部分212长4mm，其余部分的金属丝表面绝缘处理。电路模块3依次对金属丝21施加频率为20000Hz的方波激励，方波的振幅为1V，未被激发的金属丝21保持0电势，同时记录被激发的金属丝21相邻的金属丝21所接收得到的电流大小。相邻的金属丝21接收得到电流大小的平均值就表征了被激发金属丝21局部的液膜厚度。依次激发所有金属丝21，完成一帧测量。

[0026] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。