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    188宝金博页面版: 双探针电导探头测量气泡参数的信号质量

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    内容提示： 第 9 卷第 2 期 过 程 工 程 学 报 Vol.9 No.2 2009 年 4 月 The Chinese Journal of Process Engineering Apr. 2009 收稿日期： 2008?10?08， 修回日期： 2009?01?09 基金项目： 国家自然科学基金资助项目(编号： 20606021; 20676102)； 全国优秀博士学位论文作者专项资金资助项目(编号： 200757) 作者简介： 韩梅(1983?)， 女， 天津市人， 硕士研究生， 化学工艺专业； 王铁峰， 通讯联系人， E-mail: wangtf@flotu.org. 双探针电导探...

    文档格式：PDF | 页数：6 | 浏览次数：78 | 上传日期：2015-03-13 13:53:40 | 文档星级：
    第 9 卷第 2 期 过 程 工 程 学 报 Vol.9 No.2 2009 年 4 月 The Chinese Journal of Process Engineering Apr. 2009 收稿日期： 2008−10−08， 修回日期： 2009−01−09 基金项目： 国家自然科学基金资助项目(编号： 20606021; 20676102)； 全国优秀博士学位论文作者专项资金资助项目(编号： 200757) 作者简介： 韩梅(1983−)， 女， 天津市人， 硕士研究生， 化学工艺专业； 王铁峰， 通讯联系人， E-mail: wangtf@flotu.org. 双探针电导探头测量气泡参数的信号质量 韩 梅1， 沙作良1， 伍 倩1， 张 念2， 王铁峰2， 王金福2 (1. 天津市海洋资源与化学重点实验室， 天津科技大学海洋科学与工程学院， 天津 300457； 2. 清华大学化学工程系， 北京 100084) 摘 要： 制作了一种用于测量多相流气泡参数的双探针电导探头， 研究了探针参数、 测试电路和采样方法对气泡信号质量的影响， 并提出了改进方法. 实验结果表明， 探针导通距离越。 信号响应越快， 当导通距离小于 0.025 mm 时，对信号响应影响不明显. 将探针电极与测试电路输入端的负极相连， 以保护探针电极， 避免其因电氧化腐蚀而减短使用寿命. 选取小阻值探针， 并根据其在液相中的阻值大小对外接限流电阻进行优化， 可实现采样电路的电阻匹配， 从而获得理想的信号响应幅值. 通过对所分析的各影响因素进行控制后， 得到了电压幅值变化达 3 V、 噪音小且响应快的电导探针气泡信号. 关键词： 双探针电导探头； 信号响应； 信号幅值差； 信号噪音； 电氧化腐蚀 中图分类号： TQ016.53 文献标识码： A 文章编号： 1009−606X(2009)02−0222−061 前 言 探头法测量气泡参数是研究多相流反应器的重要测试技术. 典型探头技术有基于气液两相折光率不同的光纤探头法和基于两相电导率不同的电导探头法. 光纤探头信号响应快、 质量较高， 但机械强度低， 且易受体系光学性质局限， 影响测量精度. 与光纤探针相比， 电导探针具有机械强度高的优点， 但存在信号响应慢、 探针刺破气泡能力差、 探针存在电氧化腐蚀问题等缺点. 许多研究者[1−7]采用电导探头法对多相流体系中的气泡行为参数进行了 研究. 孙科霞等[8]通过将探针导通距离控制在 0.02 mm 以内， 减小了信号响应滞后问题， 获得了响应快的脉冲信号； 高正明等[9]和杨健等[10]提出在算法处理中应用概率统计方法能得到更可靠的气泡行为参数； Wu 等[11]考虑到气泡侧向运动及探针间距对气泡丢失造成的影响， 引入校正因子改进了双探针电导探头法测量气泡行为. 然而， 关于双探针电导探头整个测试方法和影响信号质量的因素研究报道却很少. 本工作介绍了一种刺破气泡能力强、 稳定性高、 机械强度好的双探针电导探头的制作方法. 以实验测得的数据信号为基。 结合电导测试理论， 从探针制作工艺、测试电路和采样方法三方面， 详细地分析了信号质量的影响因素， 并提出了改进信号质量的方法， 提高了测量气泡参数的可靠性和精度. 2 双探针电导探头 2. 1 双探针电导探头的制作方法 双探针电导探头用经过特殊工艺加工过的 SKH 钢针作为电极针， 表面镀有镍、 金， 除顶端垂直高度 0.01∼ 0.03 mm 的锥状部分裸露外， 其余表面均涂有去湿性较好的 Teflon 绝缘漆， 总直径为 0.15 mm. 首先将电极针经焊锡插入连有信号线的外径 0.3 mm 的铜管中， 保证两者连接牢固、 导通良好， 制成电极. 再用环氧树脂将电极铜管表面绝缘、 固化， 并保持平滑. 截取一小段 4号注射针头， 套在涂有绝缘漆的电极针外部， 用环氧树脂固定后， 再插入 6 号注射针头内， 2 个不同型号的注射针头彼此导通， 但均与电极绝缘. 将上述两根电极并行插入管径为 2 mm 的不锈钢支撑管内， 调节探针垂直间距 H， 并保证两电极在同一水平面内， 用环氧树脂将不锈钢支撑管与注射针头的接口固封， 并保证两者导通. 最后取两根导线分别与信号线相连， 另取一导线与不锈钢管壁焊接相连， 制作完成后的双探针电导探头结构如图 1 所示， 电导探头的两探针彼此间互不导通， 将探头放入水中时， 每根探针均与不锈钢支撑管导通. injector needleinjector needleConnecting wiresEpoxyResinStainless tubewith I.D.=2.0 mmInsulatingvarnishHeight of exposed tiph=0.025 mmh=0.05 mmH=1 .1 25 mmI.D.=0.6 mmI.D.=0.3 mm 图 1 双探针电导探头结构示意图 Fig.1 Schematic diagram of the dual-tip electrical conductivity probe

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