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气固两相流在在自然界和工业生产过程中占重要的地位,但由于气固两相流的流动过程复杂性和随机性等因素,使得两相流流体参数的检测难度很大。静电传感技术由于其灵敏度高、可靠性强、成本低等优点在许多领域得到了广泛使用。具有均匀空间灵敏度的静电传感器在实际应用中是十分重要的,然而大多数传感器并没有这样内在的属性。环状静电传感器是一种非侵入式传感器,不阻碍流体的流动且避免了电极的磨损,但其存在空间敏感度分布不均等缺点。本文提出了基于静电信号频域特性的传感器空间灵敏度均匀化方法,通过有限元分析软件COMSOL建立了环形静电传感器仿真模型,获得了传感器内静电场以及空间灵敏度的分布,并采用带式静电感应实验装置和颗粒下落静电感应实验装置对该方法进行了分析与验证,主要研究内容包括以下几方面:1.本文基于静电信号不同径向位置频域特性的差别,提出一种基于谐波小波分解方法,并采用带式静电感应实验装置进行实验研究,验证了谐波小波分解的相位不变性以及谐波小波分解的可行性。分析了静电信号的带宽与橡胶带线速度和径向位置的关系。基于不同位置处静电信号频率特性的差别,对上下游环形电极测得的叠加静电信号进行谐波小波分解,并对分解后的上下游信号进行互相关运算,获得了靠近管壁处橡胶带的速度。通过与实际管壁处橡胶带速度的对比,验证了谐波小波分解的可行性。2.为研究静电传感器的空间灵敏度分布,采用有限元软件COMSOL建立了环形静电传感器三维模型。针对不同的仿真参数,分析了径向位置,轴向位置,电极轴向宽度的变化对静电传感器空间灵敏度分布的影响。在此基础上,分析单颗粒单独运动与多颗粒同时运动对静电传感器空间灵敏度分布的影响。基于单颗粒运动测得的不同径向位置频率特性差别,运用谐波小波变换的方法对多颗粒同时运动的叠加静电信号进行特定频率分解,根据静电传感器的径向灵敏度得到补偿系数,对谐波小波分解的静电信号进行补偿和重构,进而实现了静电传感器空间灵敏度的均匀化。3.搭建了颗粒下落静电感应实验装置对空间灵敏度均匀化方法进行实验验证。使用环形静电传感器,采集单颗粒与绳状流运动时的静电信号,分析不同径向位置处静电信号的带宽与电极宽度以及RMS值的关系。根据不同径向位置频率特性的差别,基于谐波小波变换方法对叠加静电信号进行补偿和重构,比较分析补偿重构前后静电信号RMS值的关系,进而实现静电传感器空间灵敏度的均匀化。