气/固两相流流速测量的静电法研究

摘要

静电法是气/固两相流流速测量技术中重要的一种，在近年来得到迅速发展。它基于静电荷感应原理，具有结构简单、灵敏度高、价格低廉等特点，能对气/固两相流参数进行无干扰测量，在重复性、可靠性和低成本等方面均具有优势。静电传感器结合互相关技术为气/固两相流流速测量提供了良好的解决方案，但是该领域仍存在很多值得深入研究的内容。
　　 本文对气/固两相流流动参数的检测研究现状进行了分析，提出了一种新型的基于静电感应原理的传感器，并运用COMSOL Multiphysics仿真软件对传感器的敏感尺寸进行了仿真，分析了敏感区域内感应电荷的分布情况，设计了传感器结构尺寸。
　　 根据静电传感器拾取的感应电荷量大小，设计了信号调理电路对信号进行电荷放大、整流、滤波等处理。运用Multisim仿真软件对信号调理电路的性能进行仿真，分析了各元件参数对调理电路的影响效果。
　　 基于系统实时性的要求，建立了基于ARM微控制器的实时采集与结果显示系统。在IAR开发环境中编程实现了两路传感信号的实时采集，并完成了信号的离散互相关运算，最后在LCD上显示了颗粒流速值。
　　 搭建出一套模拟实验装置进行了模拟实验研究，验证了该新型静电传感器的可行性，并对实验结果进行误差分析。