基于遗传算法测量两相流速度

　　1.引言

　　随着两相流参数测量技术的发展及工业生产过程对计量、节能和控制要求的提高，对工业中大量存在的两相流流量测量的要求也就变得越来越迫切。固体在空气传输管道的速度是一个十分重 要 的 参 数 。 假 如 固 体 传 输 太慢;颗粒就会从流动的悬浮物中掉落下来沉落到管子的底部，这将不可避免地导致管道的阻塞。因而必须在沉淀发生的速度之上传输固体;但是，也不能超出太多，因为不必要高的固体速度将导致在传输期间的材料的阻塞﹑增加管道的磨损和增加能量的损耗。因而固体速度测量对于传输管道的使用者来讲是有很大益处的[1-3]。速度的准确测量对于流量的测量有很大的影响。相关法测量流速具有很多优点，例如传感器电路的增益变化对测量结果影响不大。但是，相关流速测量系统还存在着一些难于解决的问题，例如传感器输出信号的频带宽度、敏感体积的尺寸和流体的流动状态对测量结果影响较大。尤其是当传感器尺寸较大时，传感器的空间滤波效应导致信号频　　带变窄，由于传感器信号自相关函数的卷积涂污(smear)作用，互相关函数的峰区将会变得比较平坦，从而使渡越时间的测量精度会明显下降。利用参数估计方法 可 以 测 量 流 动 噪 声 的 渡 越 时间，但是如何获得系统的脉冲响应函数成为利用参数估计法解决此类问题的关键[4,5]。本文提出一种利用遗传算法求系统的脉冲响应函数进而获得渡越时间的方法。下面介绍这种方法的基本原理。

　　2.参数估计法的基本原理

　　流动噪声通常是由流体截面上的某种物理特性(例如温度、介电常数、对光或波的反射系数或吸收系数等)的随机变化产生的。沿管道轴线装设两个相距L的 相 同 的 流 动 噪 声 传 感 器 ， 从而 得 到 两 路 随 机 电 信 号 x ( t ) 和y(t)，当L较小时，x(t)和y(t)波形相似，只是在时间上差一个延 时 T ， T 是 流 动 噪 声 的 渡 越 时间。假设信号模型如图1所示。

　　下面介绍参数估计法测量两相流流速的原理。设两个传感器之 间 的 流 动 噪 声 输 送 过 程 为 一线 性 系 统 ， 其 脉 冲 响 应 函 数 为h(t)，两个传感器的脉冲响应函数为g1(t)和g2(t)，根据这个模型可知:

　　式中hm(k)为系统矢量;x(k)为 上 游 传 感 器 信 号 ， y ( k ) 为 下游 传 感 器 信 号 数 据 向 量 ， c ( k )为误差序列。在L较小时，气固两相流为“凝固”流型。在图1的原模型中，h(t)反映的主要是延迟为T的系统脉冲响应函数，因此h(T)最大。所以，收敛后的hm(k)峰值位置所对应的时间位移就是流动噪声渡越时间T的测量值。