非均相溶液气含率检测装置及检测方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010999314.2 (22)申请日 2020.09.22 (71)申请人 天津工业大学 地址 300387 天津市西青区宾水西道399号 (72)发明人 王捷程志杨贾辉 (74)专利代理机构 天津市北洋有限责任专利代 理事务所 12201 代理人 陆艺 (51)Int.Cl. G01N 29/02(2006.01) G01N 29/48(2006.01) (54)发明名称 一种非均相溶液气含率检测装置及检测方 法 (57)摘要 本发明公开了一种非均相溶液气含率检测 装置。

2、及检测方法， 该检测装置在石英水晶楔块的 上表面与超声换能器固定连接成超声探头， 超声 换能器通过导线依次与脉冲发生接收仪和数据 信号处理仪连接。 本发明利用了超声反馈不受气 泡导电性， 形状、 速度等物理因素影响， 提高了检 测的灵敏度。 实现了溶液气含率的非侵入式检 测， 极大的降低了检测要求， 提高了便捷度。 在检 测过程中， 可以实现了溶液的多点原位检测。 提 高了检测结果的全面性和准确度。 采用了振幅比 值计算的方法判断气含率的高低， 提高了超声检 测气含率量化程度。 本发明检测成本低、 设备轻 便、 操作安全， 穿透力强， 受反应介质影响小， 原 位检测。 可以有效的避免常用气含率。

3、检测手段的 缺陷和不足。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 111965253 A 2020.11.20 CN 111965253 A 1.一种非均相溶液气含率检测装置， 包括石英水晶楔块1， 其特征是所述石英水晶楔块 (1)的上表面与超声换能器(2)固定连接成超声探头， 所述超声换能器(2)通过导线依次与 脉冲发生接收仪(3)和数据信号处理仪(4)连接。 2.使用权利要求1所述装置的一种非均相溶液气含率检测方法， 其特征是包括如下步 骤： (1)背景参数设定： 依照待检测液容器的材质， 待检测液容器的壁厚， 待检测液的密度， 待检测液的温度通 过数据信号处理仪4进行设定； (2)检。

4、测基准设定： 将脱气处理完全的待检测液填满待检测液容器， 通过权利要求1所述装置进行超声检 测， 将检测得到的反馈超声波图像进行记录， 将超声振幅记为 1； 将未进行脱气处理的待检测液填满待检测液容器， 通过权利要求1所述装置进行超声 检测， 将检测得到的反馈超声波图像进行记录， 并将超声振幅记为 2， 将数值A0 1- 2作 为检测基准值； (3)超声在线检测 对脱气过程中的待测溶液填满待检测液容器， 通过权利要求1所述装置进行超声检测， 将检测得到的反馈超声波图像进行记录， 将超声振幅记为 x； 1- x记为Ax； 根据Ax/A0大小对待检测液气含率进行评价， Ax/A0变化范围是0-1，。

5、 当Ax/A01时， 表 明待检测液气含率为100， 处于完全未脱气状态； 当Ax/A00时， 表明待检测液气含率为 0， 待检测液已被完全脱气。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111965253 A 2 一种非均相溶液气含率检测装置及检测方法 技术领域 0001 本发明涉及非均相溶液气含率检测领域。 具体涉及一种非均相溶液气含率检测装 置及检测方法。 背景技术 0002 非均相溶液搅拌混合、 传质问题在石油、 生物、 医药化工中是经常遇到的， 如萃取 塔， 反应釜， 浮选柱等化工、 医药加工设备。 其中非均相过程中的气体分散、 气液传质过程比 较复杂， 其传质效率会对反应结果产生直接的影。

6、响。 因此传质效率的控制及检测是生产过 程中极为重要的因素。 气含率是反应气液两相传质效果重要的流动特性参数之一， 当溶液 中含有的气体较多或较少时都会极大的影响产物品质及质量。 尽管气含率如此重要， 但由 于气液两相流传质过程较为复杂， 影响因素包括设备的结构尺寸、 两相流动、 传热、 传质等 性能等。 目前非均相溶液对气含率的常用检测存在着多种多样的缺陷。 常用气含率的测定 方法有多种， 如： 光纤法、 电导法、 差压法等， 其中， 光纤法能够得到局部的气含率的较详细 的信息， 如气泡速度、 气泡尺寸及其分布等， 但光纤法一般只能测量气速较小时的情况， 气 速较高时， 光纤容易损坏； 电导。

7、法与光纤法类似， 但电导法测量气泡行为时， 有灵敏度不高 的缺点； 压差法只能测量反应器两截面间的平均气泡行为， 不能像光纤和电导法测量局部 点的气泡行为。 同时， 上述几种方法都需要探测器浸入到反应溶液内部， 这给气含率的原位 实时检测带来了极大的困难。 发明内容 0003 本发明的目的在于克服现有技术的不足， 提供一种非均相溶液气含率检测装置。 0004 本发明的第二个目的是提供一种非均相溶液气含率检测方法。 0005 本发明的技术方案概述如下： 0006 一种非均相溶液气含率检测装置， 包括石英水晶楔块1， 石英水晶楔块1的上表面 与超声换能器2固定连接成超声探头， 所述超声换能器2通过。

8、导线依次与脉冲发生接收仪3 和数据信号处理仪4连接。 0007 使用上述装置的一种非均相溶液气含率检测方法， 包括如下步骤： 0008 (1)背景参数设定： 0009 依照待检测液容器的材质， 待检测液容器的壁厚， 待检测液的密度， 待检测液的温 度通过数据信号处理仪4进行设定； 0010 (2)检测基准设定： 0011 将脱气处理完全的待检测液填满待检测液容器， 通过上述装置进行超声检测， 将 检测得到的反馈超声波图像(图1)进行记录， 将超声振幅记为 1； 0012 将未进行脱气处理的待检测液填满待检测液容器， 通过上述装置进行超声检测， 将检测得到的反馈超声波图像(图2)进行记录， 并将。

9、超声振幅记为 2， 将数值A0 1- 2作 为检测基准值； 说明书 1/3 页 3 CN 111965253 A 3 0013 (3)超声在线检测 0014 对脱气过程中的待测溶液填满待检测液容器， 通过上述装置进行超声检测， 将检 测得到的反馈超声波图像进行记录， 将超声振幅记为 x； 1- x记为Ax； 0015 根据Ax/A0大小对待检测液气含率进行评价， Ax/A0变化范围是0-1， 当Ax/A01 时， 表明待检测液气含率为100， 处于完全未脱气状态； 当Ax/A00时， 表明待检测液气含 率为0， 待检测液已被完全脱气。 0016 本发明的优点： 0017 1、 本发明的方法， 。

10、利用了超声反馈不受气泡导电性， 形状、 速度等物理因素影响的 优点， 提高了检测的灵敏度。 0018 2、 本发明实现了溶液气含率的非浸入式检测， 极大的降低了检测要求， 提高了便 捷度。 0019 3、 本发明在检测过程中， 可以实现了溶液的多点原位检测。 提高了检测结果的全 面性和准确度。 0020 4、 本发明采用了振幅比值计算的方法判断气含率的高低， 提高了超声检测气含率 量化程度。 0021 5、 本发明检测成本低、 设备轻便、 操作安全， 穿透力强， 受反应介质影响小， 原位检 测等优点。 可以有效的避免常用气含率检测手段的缺陷和不足。 附图说明 0022 图1为脱气处理完全的待检。

11、测液填满待检测液容器检测得到的反馈超声波图像。 0023 图2为未进行脱气处理的待检测液填满待检测液容器检测得到的反馈超声波图 像。 0024 图3是一种超声测定气含率的原位检测装置示意图。 0025 图4是石英水晶楔块和超声换能器连接示意图。 具体实施方式 0026 下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。 0027 一种非均相溶液气含率检测装置， 包括石英水晶楔块1， 石英水晶楔块1的上表面 与超声换能器2固定连接成超声探头， 所述超声换能器2通过导线依次与脉冲发生接收仪3 和数据信号处理仪4连接(见图3)。 0028 优选地， 超声换能器2采用螺栓固定的方式与石英水晶楔块1连接(图4)。

12、。 0029 实施例1 0030 使用上述装置的一种非均相溶液气含率检测方法， 包括如下步骤： 0031 (1)背景参数设定： 0032 依照待检测液容器的材质， 待检测液容器的壁厚， 待检测液的密度， 待检测液的温 度通过数据信号处理仪4进行设定； 相应进行数据输入的程序可由软件公司编程人员进行 编写完成。 0033 (2)检测基准设定： 0034 将脱气处理完全的待检测液填满待检测液容器， 通过上述装置进行超声检测， 将 说明书 2/3 页 4 CN 111965253 A 4 检测得到的反馈超声波图像(图1)进行记录， 将超声振幅记为 1； 0035 将未进行脱气处理的待检测液填满待检测。

13、液容器， 通过上述装置进行超声检测， 将检测得到的反馈超声波图像(图2)进行记录， 并将超声振幅记为 2， 将数值A0 1- 2作 为检测基准值； 0036 (3)超声在线检测 0037 对脱气过程中的待测溶液填满待检测液容器， 通过上述装置进行超声检测， 将检 测得到的反馈超声波图像进行记录， 将超声振幅记为 x； 1- x记为Ax； 0038 根据Ax/A0大小对待检测液气含率进行评价， Ax/A0变化范围是0-1， 当Ax/A01 时， 表明待检测液气含率为100， 处于完全未脱气状态； 当Ax/A00时， 表明待检测液气含 率为0， 待检测液已被完全脱气。 0039 连续多个位点扫描，。

14、 将检测信号进行连续记录。 并对多处检测点进行比较分类列 表。 进而分析出排气程度不完全的位点来提高检测精度。 0040 石英水晶楔块1： 当检测物表面温度较高或其他原因不能使超声换能器2直接接触 容器壁面时， 高纯度石英水晶楔块， 可以有效的减少声波在发射及回收过程中的能量损失， 提高声波反馈的真实性， 减少仪器误差。 0041 超声换能器2： 用于声波信号与电波信号的转换。 0042 脉冲发生接收仪3： 用于发射及接收不同强度的电脉冲信号。 0043 数据信号处理仪4： 用于外界检测背景参数的输入， 同时将发射及接收到的信号进 行汇总， 并依据内部设定的程序步骤进行处理， 根据反馈信号轻度转换成图形， 最终对处理 结果进行波形及图形展示。 0044 本发明适用范围是， 可以对器壁内部不存在空隙的容器， 进行内部检测液气含率 检测， 且溶液须处于静态条件， 通过改变超声探头来调整检测距离。 当超声发射频率为 5Mhz， 纯金属条件下检测距离为50mm， 当容器壁厚大于50mm时， 选用2.5MHz探头进行测试， 纯金属条件下检测距离为80mm。 说明书 3/3 页 5 CN 111965253 A 5 图1 图2 说明书附图 1/2 页 6 CN 111965253 A 6 图3 图4 说明书附图 2/2 页 7 CN 111965253 A 7 。