目錄
“信息科學技術學術著作叢書”序
前言
第1章 緒論 1
1.1 多相流及其測量 1
1.2 多相流流型及過程參數(shù) 2
1.2.1 多相流流型 2
1.2.2 基本過程參數(shù) 6
1.3 超聲檢測技術發(fā)展 10
1.4章節(jié)結構 11
參考文獻 12
第2章 超聲傳播基本模型 15
2.1 理想流體介質中超聲波動方程 15
2.1.1 表征聲場的聲學量 15
2.1.2 運動方程 16
2.1.3 連續(xù)性方程 17
2.1.4 物態(tài)方程 18
2.1.5 波動方程 19
2.2 平面波傳播模型 20
2.2.1 平面波波動方程及其解 20
2.2.2 聲阻抗率與介質特征阻抗 21
2.3 平面波的透射、反射與折射 21
2.3.1 聲學邊界條件 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 球面波波動方程及其解 25
2.4.2 球面波聲阻抗 26
2.5 本章小結 27
參考文獻 27
第3章 超聲衰減測量法 29
3.1 超聲衰減測量法理論基礎 29
3.1.1 油水分散流中的超聲衰減機理 30
3.1.2 多頻超聲衰減解調方法 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 反演算法仿真驗證 41
3.2.4 反演算法實驗驗證 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 反演算法仿真驗證 59
3.3.4 反演算法實驗驗證 61
3.4 本章小結 66
參考文獻 66
第4章 超聲反射測量法 71
4.1 超聲反射法氣液界面檢測原理 71
4.1.1 聲波的反射現(xiàn)象和透射現(xiàn)象 71
4.1.2 基于回波強度的氣液界面檢測原理 72
4.1.3 基于AIC的渡越時間獲取方法 72
4.2 超聲反射法在多相流測量中的應用 75
4.2.1 傳感器結構和測量原理 75
4.2.2 實驗設置 77
4.2.3 結果與分析 78
4.3 本章小結 81
參考文獻 81
第5章 連續(xù)波超聲多普勒測量法 83
5.1 連續(xù)波超聲多普勒流速測量原理與傳感器 83
5.1.1 超聲多普勒效應 84
5.1.2 連續(xù)波超聲多普勒流速測量原理 85
5.1.3 連續(xù)波超聲多普勒流速測量傳感器 87
5.2 連續(xù)波超聲多普勒液液兩相流流速測量 88
5.2.1 異側收發(fā)傳感器結構與測試空間 88
5.2.2 流速測量模型 91
5.2.3 多普勒頻移特性與模型參數(shù) 99
5.2.4 油水兩相流測量結果與誤差分析 103
5.3 連續(xù)波超聲多普勒氣液兩相流流速測量 105
5.3.1 同側收發(fā)傳感器結構與測試空間 105
5.3.2 流速測量模型 108
5.3.3 多普勒頻移時頻特性與多普勒流速提取 112
5.3.4 氣水兩相流測量結果與誤差分析 115
5.4 連續(xù)波超聲多普勒油氣水三相流流速測量 117
5.4.1 三相流多普勒速度 117
5.4.2 分相流速測量模型 118
5.4.3 分散相頻移與時頻特性 123
5.4.4 油氣水三相流測量結果與誤差分析 125
5.5 本章小結 126
參考文獻 127
第6章 脈沖波超聲多普勒測量法 131
6.1 脈沖波超聲多普勒流速分布檢測方法發(fā)展 131
6.2 脈沖波超聲多普勒流速剖面測量原理 133
6.2.1 脈沖波超聲多普勒流速剖面測量基本理論 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的主要參數(shù) 135
6.3 脈沖波超聲多普勒技術在多相流測量中的應用 137
6.3.1 均相流流速測量 138
6.3.2 分散流流速測量 138
6.3.3 分層流流速測量 139
6.4 基于脈沖波超聲多普勒技術的水平管道油水兩相流測量 141
6.4.1 油水兩相流實驗設置 141
6.4.2 基于超聲回波信號的流型辨識 143
6.4.3 無量綱流速分布模型 153
6.5 本章小結 156
參考文獻 156
第7章 超聲過程層析成像 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)超聲過程層析成像反演方法總結 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 壓縮感知的正演問題與反演算法 172
7.3.3 壓縮感知層析成像仿真與實驗 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 186
參考文獻 186
第8章 多相流超聲測試系統(tǒng)設計 189
8.1 超聲過程層析成像系統(tǒng)設計 189
8.1.1 超聲傳感器陣列 190
8.1.2 超聲信號激勵源模塊 192
8.1.3 超聲發(fā)射與接收開關控制模塊 195
8.1.4 模擬前端模塊 196
8.1.5 CPCI通信模塊 201
8.2 超聲多普勒流速測量系統(tǒng)設計 204
8.2.1 信號激勵源模塊 204
8.2.2 接收信號調理模塊 206
8.2.3 數(shù)字解調模塊 207
8.2.4 數(shù)據(jù)傳輸模塊 210
8.2.5 PCB 設計 210
8.3 本章小結 211
參考文獻 211