摘要：本文对于油／水两相流的测量问题，提出了一种由八个金属环型电极构成的新型电导式纵向多极阵列传感器。纵向多极阵列由八个环形金属电极沿管道轴向方向以一定间距平滑镶嵌在管道内部构成。多极阵列的八个电极中包含了一对激励电极、一对相含率测量电极以及两对流速测量电极，从而可以实现两相流相含率和流体速度的同时测量。由于现有环形传感器的结构尺寸在经验基础上或者是在对管道内部场分布的简单考察基础上提出的，因此仍需提出一套具体的纵向多极阵列的优化方案对其进行定量考察，以保证在测量时多极阵列传感器能够从流体的电场分布区域获取到尽可能多的流体分布信息，以提高两相流流量测量的精度。文中使用有限元方法对多电极阵列模型进行了优化计算。首先计算了电极阵列内部的电场分布，并提出了场分布的轴向均匀度和径向均匀度概念，并对多极阵列传感器内部的电场分布进行了定量考察。在此基础上利用定义的灵敏度概念,对不同的电极间距参数，计算出了相含率和速度测量电极对测量区域流体的灵敏度特性分布，并尽可能地保证了相含率测量电极对测量的流体区域的不同位置具有同等灵敏度的测量要求。为了保证测量电极能够从流体区域获得尽可能多的流场信息，文中通过定义的全新概念“总信息量”、“有效信息量”、“有效信息比”以及“最优结构尺寸评判指标”对电极进行了进一步的深入考察，最终得出了纵向多极阵列传感器的最优结构尺寸。在对测量传感器优化的基础上，文中对两相流的相含率和速度测量模型进行了考察和研究，并利用两相流体的运动波理论对测量数据进行了深入分析，进一步揭示了利用相关方法获得的流体速度的实际物理含义。文中提出的一套阵列式传感器的优化方法可以扩展用于对类似的，如平板电极、环形电极等用于两相流测量的电导式传感器进行优化和设计。根据油／水两相流离散相和导电的连续相水之间存在明显电导率差异的特性，本文提出的电导式纵向多极阵列传感器以及使用的流体的测量模型可以扩展用于如气／液、固／液等非导电分散相分布于导电的连续相中的两相流研究。