電子探針?lè )ㄒ旱瘟６茸詣?dòng)測量系統的改進(jìn)研究
摘要：介紹了電子探針傳感器液滴粒度自動(dòng)測量系統的改進(jìn)設計，此系統適用于測量氣液兩相流中液 滴粒度及其分布，為氣液兩相流特征參數的檢測研究提供了一個(gè)更加有效的手段．紅外線(xiàn)測溫儀| 溫濕度儀| 紅外線(xiàn)溫度計| 露點(diǎn)儀| 亮度計| 溫度記錄儀| 溫濕度記錄儀| 光功率計| 粒子計數器| 粉塵計

A 液滴粒度及其分布是氣液兩相流的重要特征 參數之一，對其測量技術(shù)的研究越來(lái)越受到化工、 石油化工和航空等行業(yè)研究人員的普遍關(guān)注．以 前研究的測量系統將傳感器的輸出經(jīng)由分立元件 構成的峰值保持電路、A／D板送給PC機處理，信 號處理裝置體積大，測量穩定性及可靠性較差，使 測量精度和適用范圍受到了限制．為此，對原測量 系統進(jìn)行了改進(jìn)研究，采用單片機及新型集成電 路對系統進(jìn)行了智能化設計，可實(shí)現對液滴粒度 及其分布的在線(xiàn)實(shí)時(shí)測量，并解決上述存在的問(wèn) 題(11．

1 測量機理 氣液兩相流中的液滴隨機碰撞電子探針傳感 器時(shí)，可視為一阻容串聯(lián)支路與傳感器電路接通， 使電路狀態(tài)發(fā)生變化，進(jìn)人過(guò)渡過(guò)程，每個(gè)液滴對 應一個(gè)脈沖信號．研究表明：脈沖電壓的峰值Um 與液滴粒度D之間單值對應且呈線(xiàn)性關(guān)系(經(jīng)標 定得到)，即通過(guò)測量脈沖電壓峰值即可測得液滴 粒度及其分布l2 J．

2 硬件設計
2．1 系統組成框圖 測量系統組成框圖如圖l所示，電路原理圖 如圖2所示．
2．2 電子探針傳感器 傳感器由金屬探針和信號放大電路組成．探 針的材質(zhì)為不銹鋼針，直徑0．3 mm，針體由聚四 氟乙稀管及內裝不銹鋼管封裝固定，伸出套管外 長(cháng)為30 mm．液滴碰撞探針產(chǎn)生的電壓脈沖信號 經(jīng)由集成運放構成的放大電路放大輸出． 圖1 測量系統組成框圖
2．3 濾波電路 由于鋇4試現場(chǎng)一般都存在較為嚴重的50 Hz 工頻干擾，因此在傳感器的輸出端加人一RC零 網(wǎng)絡(luò )濾波電路，通過(guò)選擇合適的阻、容值及微調電 位器，即可將此干擾消除，以保證測量的精度．
2．4 峰值保持電路 原系統的峰值保持電路全部由分立元件構 成，元件多，電路復雜，經(jīng)改進(jìn)的峰保電路由采樣 保持器LF398和運放CA3140兩塊集成芯片組 成，電路簡(jiǎn)單、可靠．當由濾波電路傳來(lái)的脈沖信 號達到峰值Um時(shí)，比較器發(fā)生電平跳變，輸出 低電平發(fā)出“中斷”請求，單片機響應此“中斷”，控 制LF398保持并輸出此峰值直到下一個(gè)液滴信 號的到來(lái)，以供A／D轉換．
2．5 單片機及A／D轉換電路 原系統采用A／D板及PC機來(lái)完成邏輯功能 的控制及對數據的采集和存儲．經(jīng)改進(jìn)后，系統以 89C5 l單片機為核心，A／D轉換器選用ADC0809 集成芯片．A／D轉換器將采集到的對應每個(gè)液滴 粒度的電壓脈沖峰值進(jìn)行模數轉換并傳送給單片 機存儲，以供上位機的調用及最后的數據處理，當 達到定義的采樣點(diǎn)數或采樣時(shí)間時(shí)，一次測量結 束．單片機技術(shù)及A／D芯片的采用，較大程度上 提升了系統的整體性能和測量精度．
2．6 上位機及通訊電路 該系統增加了上、下位機之間的通訊功能， 通訊接口電路采用能在惡劣環(huán)境下工作的RS． 232串行接口電路芯片MAX202，其四個(gè)工作電 容皆為0．01 uF，單一+5 V供電，它的發(fā)射、接 收端口能耐受15 kV的靜放電沖擊．這樣，通過(guò) 上位機友好界面的控制及上、下位機的通訊聯(lián) 絡(luò )，即可實(shí)現對數據的采集、存儲、數值處理及 輸出． 行口將各種參數和控制命令送到下位機，采樣結 束時(shí)，采集到的數據傳送回上位機，由上位機對數 據進(jìn)行處理，求出一組數據中每個(gè)液滴的直徑、平 均直徑及空間分布參數，并對結果進(jìn)行顯示、 輸出．

3 軟件設計 氣液兩相流特征參數的電子測量 數據處理、通訊、控制界面等程序．上位機通過(guò)串

4 結 論 經(jīng)過(guò)改進(jìn)設計的電子探針?lè )ㄒ旱瘟６茸詣?dòng)測 量系統，在北京化工大學(xué)流體傳遞研究室的課題 研究中獲得了應用，表明：該系統構成簡(jiǎn)單、可靠實(shí)用，解決了以往存在的問(wèn)題，為氣液兩相流特征 參數的檢測研究提供了一個(gè)更加有效的手段．