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申请/专利权人：天津大学

摘要：本发明涉及一种基于非线性超声的油水两相流相含率测量方法，所采用的非线性超声测量系统包括一对超声传感器、超声信号发生单元、功率放大器、超声信号采集单元以及上位机数据处理单元，超声传感器由一对固定在实验管道对侧的单晶宽频超声波换能器组成；包括下列步骤：1双端标定，标定超声非线性现象中二次谐波幅值A2与油水两相流中水相含率φ之间关系；2相含率测量：利用超声波换能器发射端发射周期间隔的声波脉冲，在超声换能器接收端测量并提取对应的超声二次谐波幅值A2；利用滑动窗口对二次谐波幅值A2加权平均，并基于A2与水相含率φ之间关系，计算相含率。

主权项：1.一种基于非线性超声的油水两相流相含率测量方法，所采用的非线性超声测量系统包括一对超声传感器、超声信号发生单元、功率放大器、超声信号采集单元以及上位机数据处理单元，超声传感器由一对固定在实验管道对侧的单晶宽频超声波换能器组成；超声信号发生单元生成的超声激励信号经由功率放大器放大，用来驱动超声传感器；超声信号采集单元对超声传感器接收端的超声波形进行采集，并记录波形上传到上位机数据处理单元中，用于相含率计算；其特征在于，油水两相流相含率测量包括下列步骤：1双端标定：在水相含率100％的条件下进行超声激励、采集与数据处理，并提取出二次谐波幅值A2,w；用同样方法测出水相含率在0％条件下二次谐波幅值A2,0，以此来标定超声非线性现象中二次谐波幅值A2与油水两相流中水相含率φ之间关系，其公式如下：A2＝A2,w-A2,0φ+A2,02相含率测量：利用超声波换能器发射端发射周期间隔的声波脉冲，在超声换能器接收端测量并提取对应的超声二次谐波幅值A2；利用滑动窗口对二次谐波幅值A2加权平均，并基于A2与水相含率φ之间关系，计算相含率，其中二次谐波幅值A2的提取方法如下：1超声激励：超声基波频率与二次谐波频率处于超声传感器-6dB频带内；以方波脉冲信号作为超声激励信号，波形采集时的采样频率为超声基波频率10倍；2超声接收信号滤波处理：在上位机中，对超声接收信号采用零相位数字滤波器进行带通滤波；3超声回波主脉冲提取：计算滤波后超声接收信号的最大值Amax，根据最大值Amax设置门限，确定回波主脉冲位置，并从中提取出回波主脉冲信号；4二次谐波幅值计算：通过快速傅里叶变换计算回波主脉冲信号中二次谐波的幅值A2，计算公式如下： 其中xn代表滤波后超声接收信号的回波主脉冲信号，Xk是xn的傅里叶变换，f和fs分别是超声激励信号中心频率和采样频率，N为xn的采样点数。

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