目錄
“信息科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著作叢書(shū)”序
前言
第1章 緒論 1
1.1 多相流及其測(cè)量 1
1.2 多相流流型及過(guò)程參數(shù) 2
1.2.1 多相流流型 2
1.2.2 基本過(guò)程參數(shù) 6
1.3 超聲檢測(cè)技術(shù)發(fā)展 10
1.4章節(jié)結(jié)構(gòu) 11
參考文獻(xiàn) 12
第2章 超聲傳播基本模型 15
2.1 理想流體介質(zhì)中超聲波動(dòng)方程 15
2.1.1 表征聲場(chǎng)的聲學(xué)量 15
2.1.2 運(yùn)動(dòng)方程 16
2.1.3 連續(xù)性方程 17
2.1.4 物態(tài)方程 18
2.1.5 波動(dòng)方程 19
2.2 平面波傳播模型 20
2.2.1 平面波波動(dòng)方程及其解 20
2.2.2 聲阻抗率與介質(zhì)特征阻抗 21
2.3 平面波的透射、反射與折射 21
2.3.1 聲學(xué)邊界條件 21
2.3.2 平面波垂直入射 22
2.3.3 平面波傾斜入射 23
2.4 球面波傳播規(guī)律 25
2.4.1 球面波波動(dòng)方程及其解 25
2.4.2 球面波聲阻抗 26
2.5 本章小結(jié) 27
參考文獻(xiàn) 27
第3章 超聲衰減測(cè)量法 29
3.1 超聲衰減測(cè)量法理論基礎(chǔ) 29
3.1.1 油水分散流中的超聲衰減機(jī)理 30
3.1.2 多頻超聲衰減解調(diào)方法 32
3.2 均勻相分布的相含率反演 34
3.2.1 均勻相分布中超聲衰減模型 34
3.2.2 TR-GQPSO相含率反演算法 39
3.2.3 反演算法仿真驗(yàn)證 41
3.2.4 反演算法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 45
3.3 非均勻相分布的相含率反演 50
3.3.1 非均勻相分布中超聲衰減模型 50
3.3.2 CMA-ES粒徑分布反演算法 56
3.3.3 反演算法仿真驗(yàn)證 59
3.3.4 反演算法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 61
3.4 本章小結(jié) 66
參考文獻(xiàn) 66
第4章 超聲反射測(cè)量法 71
4.1 超聲反射法氣液界面檢測(cè)原理 71
4.1.1 聲波的反射現(xiàn)象和透射現(xiàn)象 71
4.1.2 基于回波強(qiáng)度的氣液界面檢測(cè)原理 72
4.1.3 基于AIC的渡越時(shí)間獲取方法 72
4.2 超聲反射法在多相流測(cè)量中的應(yīng)用 75
4.2.1 傳感器結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理 75
4.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)置 77
4.2.3 結(jié)果與分析 78
4.3 本章小結(jié) 81
參考文獻(xiàn) 81
第5章 連續(xù)波超聲多普勒測(cè)量法 83
5.1 連續(xù)波超聲多普勒流速測(cè)量原理與傳感器 83
5.1.1 超聲多普勒效應(yīng) 84
5.1.2 連續(xù)波超聲多普勒流速測(cè)量原理 85
5.1.3 連續(xù)波超聲多普勒流速測(cè)量傳感器 87
5.2 連續(xù)波超聲多普勒液液兩相流流速測(cè)量 88
5.2.1 異側(cè)收發(fā)傳感器結(jié)構(gòu)與測(cè)試空間 88
5.2.2 流速測(cè)量模型 91
5.2.3 多普勒頻移特性與模型參數(shù) 99
5.2.4 油水兩相流測(cè)量結(jié)果與誤差分析 103
5.3 連續(xù)波超聲多普勒氣液兩相流流速測(cè)量 105
5.3.1 同側(cè)收發(fā)傳感器結(jié)構(gòu)與測(cè)試空間 105
5.3.2 流速測(cè)量模型 108
5.3.3 多普勒頻移時(shí)頻特性與多普勒流速提取 112
5.3.4 氣水兩相流測(cè)量結(jié)果與誤差分析 115
5.4 連續(xù)波超聲多普勒油氣水三相流流速測(cè)量 117
5.4.1 三相流多普勒速度 117
5.4.2 分相流速測(cè)量模型 118
5.4.3 分散相頻移與時(shí)頻特性 123
5.4.4 油氣水三相流測(cè)量結(jié)果與誤差分析 125
5.5 本章小結(jié) 126
參考文獻(xiàn) 127
第6章 脈沖波超聲多普勒測(cè)量法 131
6.1 脈沖波超聲多普勒流速分布檢測(cè)方法發(fā)展 131
6.2 脈沖波超聲多普勒流速剖面測(cè)量原理 133
6.2.1 脈沖波超聲多普勒流速剖面測(cè)量基本理論 133
6.2.2 多普勒頻移提取方法 134
6.2.3 脈沖波超聲多普勒流速剖面檢測(cè)的主要參數(shù) 135
6.3 脈沖波超聲多普勒技術(shù)在多相流測(cè)量中的應(yīng)用 137
6.3.1 均相流流速測(cè)量 138
6.3.2 分散流流速測(cè)量 138
6.3.3 分層流流速測(cè)量 139
6.4 基于脈沖波超聲多普勒技術(shù)的水平管道油水兩相流測(cè)量 141
6.4.1 油水兩相流實(shí)驗(yàn)設(shè)置 141
6.4.2 基于超聲回波信號(hào)的流型辨識(shí) 143
6.4.3 無(wú)量綱流速分布模型 153
6.5 本章小結(jié) 156
參考文獻(xiàn) 156
第7章 超聲過(guò)程層析成像 160
7.1 超聲透射層析成像正演模型 160
7.1.1 超聲透射層析成像原理 160
7.1.2 超聲衰減層析成像正演模型 162
7.1.3 超聲渡越時(shí)間層析成像正演模型 163
7.2 超聲透射層析成像反演算法 163
7.2.1 超聲透射層析成像反演求解 163
7.2.2 投影類算法 164
7.2.3 正則類算法 164
7.2.4 統(tǒng)計(jì)類算法 166
7.2.5 層析成像反演求解的加速與降維 168
7.2.6 傳統(tǒng)超聲過(guò)程層析成像反演方法總結(jié) 170
7.3 基于壓縮感知的圖像重建方法 171
7.3.1 壓縮感知算法基本介紹 171
7.3.2 壓縮感知的正演問(wèn)題與反演算法 172
7.3.3 壓縮感知層析成像仿真與實(shí)驗(yàn) 176
7.4 超聲透射/反射融合層析成像 179
7.4.1 基于圖像融合的超聲透射/反射融合層析成像 180
7.4.2 基于數(shù)據(jù)融合的超聲透射/反射融合層析成像 183
7.5 本章小結(jié) 186
參考文獻(xiàn) 186
第8章 多相流超聲測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì) 189
8.1 超聲過(guò)程層析成像系統(tǒng)設(shè)計(jì) 189
8.1.1 超聲傳感器陣列 190
8.1.2 超聲信號(hào)激勵(lì)源模塊 192
8.1.3 超聲發(fā)射與接收開(kāi)關(guān)控制模塊 195
8.1.4 模擬前端模塊 196
8.1.5 CPCI通信模塊 201
8.2 超聲多普勒流速測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 204
8.2.1 信號(hào)激勵(lì)源模塊 204
8.2.2 接收信號(hào)調(diào)理模塊 206
8.2.3 數(shù)字解調(diào)模塊 207
8.2.4 數(shù)據(jù)傳輸模塊 210
8.2.5 PCB 設(shè)計(jì) 210
8.3 本章小結(jié) 211
參考文獻(xiàn) 211