一种电容非介入式压力测量方法研究

　　1 引 言

　　液压系统故障率高、故障检测定位困难^[1-2] 。对系统液体压力的测量，传统的介入式方法都是把感知元件与被测液体直接接触，这样就给测量工作带来了极大的不便，特别是在被测液体是强腐蚀、有毒、高压的情况下，对检测和维修人员具有极大的危害性。

　　非介入式液压检测方法无需预留检测接口，在不改变原系统工作状态的前提下，可对液压系统的主要工作参数进行管外测量，进而对液压系统的工作状态 进行全面分析和快速故障定位。目前应用最多的是超声非介入式管道压力测量方法，通过测量超声波在油液中的声速达到测量压力之目的^[3-6] 。电容式传感器的主要优点是温度稳定性好，结构简单、适应性强、动态响应好，以及可以实现非接触测量、具有平均效应等^[7-8] 。

　　目前，已有很多学者和工程人员利用变介电常数电容法对固态物质中水分的含量进行了测量研究，文献[9]提出了用变介电常数式电容传感器来测量粮食水分的原 理，被测粮食放入传感器两极板间，由于粮食的含水量不同，从而使电容式传感器的相对介电常数发生变化，即引起了电容值变化。文献[10]基于变压器绝缘纸 板中的微水分影响其介电特性，设计阵列式微水分传感器，用介电测量的方法得到纸板内的微水分分布，进而转换为各处的水分质量分数。

　　以上的基本工作方式都是 将所测物质的试样作为电介质填入电容的两个电极之间，然后根据装料前后所测得的结果换算出物质的含水量。在多相流测量中，变介电常数式电容测量法也发挥着 重要作用。文献[11]提出了电容法测量水流含沙量，泥沙与水的混合实际上是固液两相的统计混合物，利用泥沙与水混合物引起的介电常数差异的电物理特性， 采用变介电常数电容式传感器原理，可将泥沙含量的变化转换成电容量的变化。他们的研究结果表明，水流泥沙含量与传感器的输出呈线性关系。

　　在利用电容式传感 器测量原油的含水率方面，戴永寿、赵雪英等人[12]做了深入的研究，并且该方法已经成功运用到大庆油田中，进行原油含水率的测量。关于电容法在多相流测 量方面的研究，最广泛的要属利用电容法测量气-液两相流的含气率。姜凡[13]、A。Jaworek[14-15]等众多的研究者都将变介电常数式电容法 测量气-液两相流中空气泡含量应用于电容层析成像技术，其测量原理是：多相流体各分相介质具有不同的介电常数，当各相组分浓度及其分布发生变化时，会引起 多相流混合体等价介电常数的变化，从而使得测量电容值随之发生变化，电容值的大小反映多相流介质相浓度的大小和分布状况。