本书基于作者多年从事气固两相流检测技术领域的研究及研究生教育工作，并结合其学术成果整理而成，全面系统地介绍了气固两相流电学检测方法，重点论述了静电、电容、静电耦合电容、电容层析成像等检测原理与技术，此外还介绍了电学检测技术在燃煤电站锅炉、湍动流化床、密相气力输送等典型场景下的应用案例，为读者提供了学以致用的成功示范。
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1.国家自然科学基金重点项目“气固两相流场多参数在线测量方法研究”，编号50836003，子课题负责人（本书依托项目）
2.国家自然科学基金青年基金“稠密气固两相流多源多尺度数据融合及流动特性研究”，编号50906012，负责人（本书依托项目）。
目录
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 气固两相流的定义与特点 1
1.1.1 多相流与气固两相流的定义 1
1.1.2 典型的气固两相流动系统 2
1.1.3 气固两相流特点及研究方法 7
1.2 气固两相流动参数 8
1.3 气固两相流动参数检测技术 10
1.3.1 气固两相流动参数检测的意义 10
1.3.2 气固两相流动参数检测的难点 11
1.3.3 气固两相流动参数主要检测方法 12
1.3.4 气固两相流动参数电学检测技术存在的问题 25
1.3.5 两相流及多相流检测技术展望 26
参考文献 27
第2章 气固两相流动静电传感器及其传感特性 29
2.1 气固两相流动静电现象 29
2.1.1 固体接触起电机理 29
2.1.2 粉体颗粒带电量特性 30
2.2 气固两相流动静电传感器 30
2.2.1 静电传感器结构 30
2.2.2 静电传感器工作原理 33
2.3 静电传感器的传感特性 36
2.3.1 灵敏度的定义 36
2.3.2 圆环状静电传感器的传感特性 36
2.3.3 阵列式静电传感器的传感特性 43
2.3.4 矩阵式静电传感器的传感特性 51
2.4 本章小结 58
参考文献 58
第3章 气固两相流动参数静电检测技术 59
3.1 静电相关法气固两相流速度检测 59
3.1.1 静电相关法基本原理 59
3.1.2 速度测量影响因素分析 61
3.2 静电感应空间滤波法气固两相流速度检测 63
3.2.1 基于圆环状静电传感器的空间滤波颗粒速度测量 63
3.2.2 基于阵列/矩阵式静电传感器的空间滤波颗粒速度测量 69
3.3 静电法气固两相流质量流量检测 85
3.3.1 静电传感器输出信号特征提取 85
3.3.2 基于模糊规则的多模型颗粒流量软测量模型 87
3.3.3 颗粒流量测量实验研究 91
3.4 本章小结 93
参考文献 93
第4章 气固两相流动参数电容检测技术 95
4.1 两相混合物的等效介电常数理论 95
4.2 电容法气固两相流动参数检测原理 96
4.2.1 电容法测量的基本原理 96
4.2.2 电容传感器的结构 97
4.3 抗静电的微弱电容检测技术 98
4.4 电容传感器的传感特性 107
4.4.1 电容灵敏度的定义 107
4.4.2 螺旋电极电容传感器的传感特性 108
4.4.3 环状电极电容传感器的传感特性 114
4.5 基于环状电极电容传感器的气固两相流动参数检测 119
4.5.1 传感器温漂 119
4.5.2 重力输送颗粒流量测量实验 120
4.6 本章小结 124
参考文献 125
第5章 气固两相流动参数静电耦合电容检测技术 126
5.1 静电耦合电容传感器 126
5.1.1 静电耦合电容传感器原理 126
5.1.2 静电耦合电容传感器接口电路设计 127
5.1.3 静电耦合电容传感器的数值分析 129
5.1.4 静电耦合电容传感器的实验验证 130
5.2 基于静电耦合电容传感器的气固两相流动参数测量 132
5.2.1 静电耦合电容传感器系统设计 132
5.2.2 基于静电与电容信息融合的气固两相流速度检测 134
5.2.3 气固两相流动参数测量实验研究 141
5.3 本章小结 150
参考文献 150
第6章 气固两相流电容层析成像技术 151
6.1 电容层析成像基本原理 151
6.1.1 ECT测量基本原理 151
6.1.2 ECT系统 152
6.2 ECT传感器与抗静电电容检测技术 152
6.2.1 ECT传感器的结构与种类 152
6.2.2 ECT传感器的传感特性 156
6.2.3 抗静电的ECT电容检测技术 165
6.3 ECT图像重建与系统开发 166
6.3.1 ECT图像重建原理及其算法 166
6.3.2 ECT系统开发 169
6.3.3 性能评价 173
6.4 基于深度学习的ECT图像重建优化 177
6.4.1 卷积神经网络ECT图像重建方法 177
6.4.2 卷积神经网络模型超参数优化 180
6.4.3 基于串级卷积神经网络的ECT超分辨率图像重建方法 188
6.5 本章小结 199
参考文献 199
第7章 密相气力输送气固两相流系统的多尺度分析与流型识别技术 201
7.1 密相气力输送气固两相流系统的多尺度分析 201
7.1.1 气固两相流系统的信号分析方法 201
7.1.2 基于经验模态分解和分形分析的多尺度分析方法 203
7.1.3 密相气力输送气固两相流系统的实验研究 205
7.2 密相气力输送气固两相流流型识别 217
7.2.1 气力输送水平管气固两相流流型的传统分类方法 217
7.2.2 基于多尺度能量比重的气力输送流型分类方法 218
7.2.3 基于神经网络的密相气力输送气固两相流流型识别 221
7.3 本章小结 225
参考文献 225
第8章 气固两相流电学检测技术的工程应用 226
8.1 静电检测技术在燃煤电站一次风粉在线测量中的应用 226
8.1.1 一次风粉静电检测传感器及系统 227
8.1.2 660MW超临界燃煤机组现场应用 228
8.2 静电传感器在高温烟气流速测量上的应用 233
8.2.1 高温烟气流速静电测量传感器 233
8.2.2 实验室标定 234
8.2.3 330MW燃煤发电机组工业现场应用 236
8.3 静电电容集成传感器在干煤粉气化炉上的现场应用 237
8.3.1 煤气化中试装置 237
8.3.2 静电电容集成测量系统 239
8.3.3 煤粉速度、浓度、流量在线测量 239
8.4 静电传感器在密相气固流动特性研究中的应用 241
8.4.1 多路静电传感器测量系统 241
8.4.2 密相气力输送固相速度特性分析 242
8.4.3 二维流化床气泡参数测量 251
8.5 电容层析成像在稠密气固流动可视化上的应用 256
8.5.1 循环湍动流化床上的应用 256
8.5.2 密相气力输送上的应用 262
参考文献 266
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