專利名稱：一種電導探針氣泡檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及液體中氣泡參數(shù)測量的裝置，尤其涉及一種電導探針氣泡檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在化工生產(chǎn)過程中氣液兩相流是經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象，而對氣液兩相流中氣泡參數(shù)的測定對一些生產(chǎn)和反應(yīng)過程有這重要的意義。例如，在氣提式外環(huán)流多相反應(yīng)器中，氣泡的大小、分布和運動狀況是影響傳熱、傳質(zhì)和化學反應(yīng)的關(guān)鍵因素，同時，氣泡大小也是此類反應(yīng)器設(shè)計與放大過程中必不可少的參數(shù)，鼓泡塔內(nèi)的氣液兩相的接觸情況就直接影響了塔內(nèi)反應(yīng)的效果，對氣泡參數(shù)的測量也可以了解鼓泡塔內(nèi)的反應(yīng)情況，還可以對氣液兩相流的數(shù)學模型的建立提供依據(jù)，因此，詳盡了解氣提式外環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)的氣泡行為至關(guān)重要。除了應(yīng)從宏觀角度加以規(guī)律化研究外，還應(yīng)在半微觀的基礎(chǔ)上進行探討，即從氣泡、粒子、液滴和界面膜動態(tài)等方面加以研究，了解它們的大小、分布、運動狀況、在介質(zhì)中的傳遞機理以及影響因素等，并加以統(tǒng)計處理，從而獲得規(guī)律性認識。由于液體中氣泡運動時刻處于流動狀態(tài)，運動情況復雜，所以對氣泡的測量方法還不夠完善?，F(xiàn)階段對氣泡的檢測方法主要有四種攝像法、干涉法、毛細管光電法和電導法。其中攝像法是一種比較成熟的方法，同時這種方法也不會對流場產(chǎn)生干擾，但是實時性差，圖像處理時間長。干涉法是基于激光多普勒測速的方法，但是由于不同相質(zhì)對光的反射折射效果不同，測量結(jié)果會有偏差。毛細管光電法在被測裝置中插入端口為喇叭嘴形的毛細管不斷進行抽吸，使氣泡不斷吸入毛細管流經(jīng)光電檢測器，但是這會導致毛細管端口附近的流場發(fā)生變化，不能準確地測出氣泡大小的實際分布。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種電導探針氣泡檢測系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型可靠、實時性強，樣本容量大的液體中氣泡參數(shù)測量系統(tǒng)，并能保存數(shù)據(jù)，從而可以快速準確的獲得液體中的氣泡直徑、速度。本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種電導探針氣泡檢測系統(tǒng)，包括依次連接的雙電導探針、波形整定電路、波形采集模塊、上位機；所述系統(tǒng)還包括一個穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路與波形整定電路和波形采集模塊連接。所述雙電導探針包括兩根電導探針、中空金屬管、醫(yī)用注射器針頭、設(shè)置在中空金屬管內(nèi)的導線一和導線二、與中空金屬管壁連接的導線三；所述醫(yī)用注射器針頭與中空金屬管端部連接，所述兩根電導探針一端置于醫(yī)用注射器針頭的針管內(nèi)、并分別與中空金屬管內(nèi)的導線一和導線二連接，所述兩根電導探針的另一端伸出針管外并折彎形成折彎部。所述兩根電導探針的直徑相同，折彎部的長度不同。所述兩根電導探針的直徑為0. 1mm。[0010] 所述中空金屬管為鋁質(zhì)中空金屬管或者銅質(zhì)中空金屬管。 所述兩根電導探針、導線一、導線二的表面涂敷有絕緣層。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(1)采用直接接觸式電導探針，直接給出信號響應(yīng)快，實時性強數(shù)據(jù)量大。(2)采用波形采集模塊來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集測量，相比單片機由于其用Vhdl硬件描述語言，其具有速度快精度高，實時性強，精度。(3)本實用新型整套系統(tǒng)線路結(jié)構(gòu)簡單、方案簡便易行，且實現(xiàn)了對液體中氣泡參數(shù)的測量與實時顯示。(4)有效的的數(shù)據(jù)篩選和統(tǒng)計方法，能篩除不合理的數(shù)據(jù)，使計算出的參數(shù)準確等優(yōu)點。

圖1是本實用新型電導探針氣泡檢測系統(tǒng)的整體系統(tǒng)示意圖。圖2是本實用新型電導探針氣泡檢測系統(tǒng)的電導探針結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實用新型電導探針氣泡檢測系統(tǒng)的波形整定電路示意圖。圖4是本實用新型電導探針氣泡檢測系統(tǒng)的波形采集模塊電路示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。實施例如圖1所示，本實用新型電導探針氣泡檢測系統(tǒng)，包括依次連接的雙電導探針、波形整定電路、波形采集模塊、上位機；所述系統(tǒng)還包括一個穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路與波形整定電路和波形采集模塊連接。如圖2所示，所述雙電導探針包括兩根電導探針1、2，中空金屬管5、醫(yī)用注射器針頭4、設(shè)置在中空金屬管5內(nèi)的導線一 6和導線二 7、與中空金屬管5壁連接的導線三8 ；所述醫(yī)用注射器針頭4與中空金屬管5端部連接，所述兩根電導探針1、2的一端置于醫(yī)用注射器針頭4的針管3內(nèi)，并分別與中空金屬管5內(nèi)的導線一 6和導線二 7連接，所述兩根電導探針1、2的另一端伸出針管3外，并折彎形成折彎部，其中在探針1、2以及與探針1、2相連的導線一 6和導線二 7必須涂上絕緣漆只使探針1、2的外露末端保持在絕緣漆外，保證除探針1、2的外露末端外，探針1、2，與中空金屬管5相互絕緣。如圖2所示，所述兩根電導探針1、2的直徑相同，折彎部的長度不同，即垂直于針管3的方向上一長一短。如圖2所示，所述兩根電導探針1、2的直徑為0. 1mm。但根據(jù)不同的要求或者針管的直徑，可以選擇更大或者更小直徑的探針。如圖2所示，所述中空金屬管5為鋁質(zhì)的中空金屬管，或者銅質(zhì)中空金屬管等。上位機用于數(shù)據(jù)處理顯示，數(shù)據(jù)篩選和參數(shù)計算；波形整定電路通過導線6、7、8與兩根電導探針1、2、中空金屬管5相連，將探針1、 2傳來的信號整定成規(guī)則信號，再把整定后信號送至波形采集模塊處理，由波形采集模塊輸出氣泡參數(shù)數(shù)據(jù)至上位機進行數(shù)據(jù)處理篩選、實時顯示和結(jié)果保存。所述穩(wěn)壓電源給波形整定電路提供12v直流電，給波形采集模塊供電提供5v直流 H1^ ο如圖3所示，所述波形整定電路，由兩片lm3M運放芯片組成分別為圖中U1、U3，該 U1、U3的2、4腳分別接穩(wěn)壓源的5v和12v的正極，U1、U3的11腳接電源gnd，其中Ul的3 腳接在P2的3腳，U3的3腳接p2的2腳，上述雙電導探針引出線導線一 6接波形整定電路中P2的3腳，引出線導線二 7接在波形整定電路中p2的2腳，最后一條引出線導線三8 接在波形整定電路中P2的1腳，從而接受探針傳來的波形。Ul電路中的inl端接pi的4 腳，U3電路的in2端接pi的5腳，通過這兩個腳來將整定后的波形信號傳送到波形采集模塊。如圖4所示所述波形采集模塊由一塊型號為EP1C6QM0C8的FPGA來實現(xiàn)，在FPGA 中用硬件描述語言VHDL與軟核技術(shù)構(gòu)建了一個測量系統(tǒng)測量來自波形整定電路傳來的波形并將測量結(jié)果發(fā)送到上位機，其中Pl的腳4接圖3中Ul電路中的inl端，pi的腳5接圖3中U2電路的in2端，通過這兩個腳來將整定后的波形信號傳送到波形采集模塊。pi的腳 4、5、6、7 分別接到的 EP1C6Q240C8 的腳 62、63、64、65，其余腳接 GND。其中 EP1C6Q240C8 的腳62、63接受來自波形整定電路得波形，腳64、65負責和上位機的數(shù)據(jù)通訊。所述上位機數(shù)據(jù)處理顯示，包括系統(tǒng)的操作界面和顯示界面，可設(shè)定采樣時間，設(shè)定保存數(shù)據(jù)路徑，輸入探針的長度，設(shè)定直方圖顯示的組數(shù)，當按下開始采樣按鈕后，通過串口發(fā)送命令，讓采集設(shè)備開始工作，讀回數(shù)據(jù)，保存在硬盤中。數(shù)據(jù)統(tǒng)計部分采用直方圖的方式顯示。由于氣泡的運動情況復雜，采集的數(shù)據(jù)會出現(xiàn)一部分無效的錯誤的數(shù)據(jù)，必須把這些數(shù)據(jù)篩除。數(shù)據(jù)處理部分有Ta/Tb的比值篩選，數(shù)據(jù)有效區(qū)間設(shè)置和方差計算3種方法來進行無效數(shù)據(jù)的篩除。每次篩選，都可以查看篩選后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計直方圖，可根據(jù)需要， 設(shè)置篩選區(qū)間，去掉不合理的數(shù)據(jù)。所述參數(shù)計算在經(jīng)過篩選的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進行計算， 算出局部氣含率，界面濃度以及氣泡sauter直徑尺寸。具體地說，上位機用于數(shù)據(jù)處理顯示，是基于VB語言實現(xiàn)的一個操作界面。分為“操作/設(shè)置區(qū)”、“實時數(shù)據(jù)區(qū)”、和“計算結(jié)果區(qū)”。其中“操作/設(shè)置區(qū)”可以進行表觀氣速、采樣時間、探針長度、直方圖組數(shù)還有保存路徑的設(shè)定，并能連接和斷開采樣設(shè)備，操作系統(tǒng)開始采樣，在一個采樣周期結(jié)束后，能對采集到的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，顯示其統(tǒng)計結(jié)果的直方圖，根據(jù)顯示的直方圖，可以改變數(shù)據(jù)篩選的有效區(qū)間，界面采用一個步驟對應(yīng)一個按鈕。“實時數(shù)據(jù)區(qū)”是實時顯示數(shù)據(jù)的窗口，在發(fā)送一個采樣命令之后，能顯示對數(shù)據(jù)包的個數(shù)和實時的速度和直徑的值，在采樣周期到達之后，會向設(shè)備發(fā)送停止命令，停止接收數(shù)據(jù)。“計算結(jié)果區(qū)”是顯示參數(shù)計算結(jié)果的區(qū)域，在進行完一次采樣周期和數(shù)據(jù)篩選之后，按下“計算最后結(jié)果”的按鈕，會計算出最后的結(jié)果，顯示并保存。如上所述便可較好的實現(xiàn)本實用新型。上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電導探針氣泡檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的雙電導探針、波形整定電路、波形采集模塊、上位機；所述系統(tǒng)還包括一個穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路與波形整定電路和波形采集模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電導探針氣泡檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述雙電導探針包括兩根電導探針、中空金屬管、醫(yī)用注射器針頭、設(shè)置在中空金屬管內(nèi)的導線一和導線二、與中空金屬管壁連接的導線三；所述醫(yī)用注射器針頭與中空金屬管端部連接，所述兩根電導探針一端置于醫(yī)用注射器針頭的針管內(nèi)、并分別與中空金屬管內(nèi)的導線一和導線二連接， 所述兩根電導探針的另一端伸出針管外并折彎形成折彎部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電導探針氣泡檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述兩根電導探針的直徑相同，折彎部的長度不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電導探針氣泡檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述兩根電導探針的直徑為0. 1mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電導探針氣泡檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述中空金屬管為鋁質(zhì)中空金屬管或者銅質(zhì)中空金屬管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電導探針氣泡檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述兩根電導探針、導線一、導線二的表面涂敷有絕緣層。
專利摘要本實用新型公開了一種電導探針氣泡檢測系統(tǒng)，包括依次連接的雙電導探針、波形整定電路、波形采集模塊、上位機，系統(tǒng)還包括一個穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路與波形整定電路和波形采集模塊連接；本實用新型優(yōu)點及效果在于，采用直接接觸式電導探針，直接給出信號響應(yīng)快，實時性強數(shù)據(jù)量大；采用波形采集模塊來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集測量，相比單片機由于其用vhdl硬件描述語言，其具有速度快精度高，實時性強；本實用新型整套系統(tǒng)線路結(jié)構(gòu)簡單、方案簡便易行，且實現(xiàn)了對液體中氣泡參數(shù)的測量與實時顯示；有效的數(shù)據(jù)篩選和統(tǒng)計方法，能篩除不合理的數(shù)據(jù)，使計算出的參數(shù)準確等優(yōu)點。
文檔編號G01B7/12GK202024724SQ20112002285
公開日2011年11月2日 申請日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者林煥新, 肖超, 胡躍明, 范基正, 陳安 申請人:華南理工大學