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原文传递同步获取气固两相流内电容和静电信号的测量装置及方法

专利名称：	同步获取气固两相流内电容和静电信号的测量装置及方法
摘要：	本发明公开了一种同步获取气固两相流内电容和静电信号的测量装置及方法，其中测量装置包括信号发生器、与信号发生器连接的激励电极、用于获取激励电极作用在两相流上的电信号和颗粒荷电信号的检测电极以及与所述检测电极连接的检测电路，所述检测电路包括信号发生器、电流电压转换模块、用于获取静电信号的第一电路单元和用于获取电容信号的第二电路单元；所述第一电路单元包括低通滤波器和信号放大器；所述第二电路单元包括带通滤波器及幅值转换器；所述带通滤波器的中心频率和信号发生器输出信号的频率相同。相比于现有的静电与电容传感器集成技术，本发明同时获得的电容信号和颗粒静电信号来自于同一灵敏区域内的颗粒。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	东南大学
发明人：	李健;许传龙
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-04T00:00:00+0800
申请号：	CN201910055793.X
公开号：	CN109839412A
代理机构：	南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	柏尚春
分类号：	G01N27/22(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	211100 江苏省南京市江宁区东南大学路2号
主权项：	1.一种同步获取气固两相流内电容和静电信号的测量装置，包括信号发生器、与信号发生器连接的激励电极、用于获取激励电极作用在两相流上的电信号和颗粒荷电信号的检测电极以及与所述检测电极连接的检测电路，其特征在于：所述检测电路包括信号发生器、电流电压转换模块、用于获取静电信号的第一电路单元和用于获取电容信号的第二电路单元；所述第一电路单元包括低通滤波器和信号放大器；所述第二电路单元包括带通滤波器及幅值转换器；所述带通滤波器的中心频率和信号发生器输出信号的频率相同；所述低通滤波器的截止频率fLP、信号发生器输出信号的频率f与静电信号频率fq之间满足：10fq≤fLP≤f/10。 2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述信号发生器输出信号的频率，应设置在100kHz～10MHz范围内。 3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述信号发生器为DDS信号发生器。 4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述DDS信号发生器输出信号为正弦信号。 5.一种同步获取气固两相流内电容和静电信号的测量方法，其特征在于，采用上述测量装置进行测量。 6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于：采用上述测量装置获取电容信号和电压信号的具体步骤为： S1在激励电极上施加由DDS信号发生器产生的高频交流电压的激励信号Vs，其频率设置在100kHz～10MHz范围内； S2通过检测电极获取DDS信号发生器作用在气固两相流上的电信号和颗粒荷电信号Vo(t)：其中：q为颗粒带有的等效电荷Q在检测电极上感应出的电荷量，ωq为静电信号的角频率，Rf为反馈电阻，Cf为反馈电容，Cx为激励电极和检测电极之间的电容，Vs(t)为DDS信号发生器产生的激励信号，j为虚数单位，ω为DDS信号发生器产生的信号的角频率； S3从获得的电信号Vo(t)中分别提取静电信号和电容信号：设置低通滤波器的上限截止频率在104Hz数量级，提取静电信号；式中，VE(t)为获得的静电信号，k1为低通滤波器的增益，k2为信号放大器的增益；设置带通滤波器的中心频率和DDS信号发生器输出信号的频率相同，提取电容信号：式中，k3为中心频率为f的带通滤波器的增益，A为DDS信号发生器产生的信号的幅值，f为DDS信号发生器产生的信号的频率。 7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于：获取电容信号和电压信号的具体步骤还包括： S4判断电容信号是否有效提取：判断步骤S3提取的静电信号VE(t)是否在(k1k2(k-1)V，k1k2(1-k)V)范围内，(-V，V)为电流电压转换模块的输出范围，k为0到1之间的系数；如果在，则提取的电容信号Vc(t)有效；如果提取的静电信号VE(t)不在(k1k2(k-1)V，k1k2(1-k)V)范围内，则需要调整电流电压转换模块中的反馈电阻Rf和反馈电容Cf，以降低静电信号的强度，使其输出处于(k1k2(k-1)V，k1k2(1-k)V)范围内，从而保证电容信号的有效提取。
所属类别：	发明专利