气/固/液混合多相流流型/流量精准检测系统

本成果基于先进材料技术、微纳制造工艺的电容式微机械超声传感器（CMUT）与压阻式MEMS压力传感器，信号处理智能算法、无线信号传输及微系统集成的多项研究成果，进行了跨尺度多相流浓度与超声衰减及压力分布的物理场耦合谱图像数值模型，优化超声/压力频率、功率及尺度等多参数设计，构建了阵列式多频谱超声-压力融合RMF瞬态浓度计算方法，实现多维、多参数RMF流型辨识与流量在线监测能力，设计RMF浓度超声-压力融合检测微系统，形成了“气固两相粉尘扩散浓度”“气液两相冷凝剂加注质量”在线监测解决方案。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、技术分析

气/固/液多相流混合现象广泛存在于工业生产中，北京理工大学娄文忠教授团队针对当前工业粉尘爆炸、粉尘防护、新冠疫苗低温贮藏装置的冷凝剂高效安全加注，推进国家“公共安全”“节能减排”重大需求，创新性提出超声-压力复合的气/固/液混合多相流流型/流量精准检测微系统的研制。

基于先进材料技术、微纳制造工艺的电容式微机械超声传感器（CMUT）与压阻式MEMS压力传感器，信号处理智能算法、无线信号传输及微系统集成的多项研究成果，进行了跨尺度多相流浓度与超声衰减及压力分布的物理场耦合谱图像数值模型，优化超声/压力频率、功率及尺度等多参数设计，构建了阵列式多频谱超声-压力融合RMF瞬态浓度计算方法，实现多维、多参数RMF流型辨识与流量在线监测能力，设计RMF浓度超声-压力融合检测微系统，形成了“气固两相粉尘扩散浓度”“气液两相冷凝剂加注质量”在线监测解决方案。

该方案采用了多项先进的专利技术，具有体积小、功耗低、精度高、响应速度快等特点，当前已有相关实验数据支撑，同时结合无线组网技术及物联网技术，具备构建“粉尘爆炸评估系统”“冷凝剂远程监测”条件。

1.工业粉尘浓度监测

场景：铝粉、锌粉、硅铁粉、镁粉、铁粉、铝材加工研磨、各种塑料粉末、有机合成药品的中间体、小麦粉、糖、木屑、染料、胶木灰、奶粉、茶叶粉末、烟草粉末、煤尘等生产过程的粉尘浓度监测。

合作对象：北京理工大学爆炸科学重点实验室

2.冷凝剂加注质量测量

场景：大中型制冷仓储、冷链运输等冷凝剂加注作业环境

合作对象：江苏精创电器科技有限公司

1.工业生产性粉尘具有浓度高、易引发爆燃特点，传统粉尘检测仪对低浓度检测（毫克级）敏感，在粉尘防爆浓度监测及评估具有巨大的潜在市场规模；

2.冷凝剂加注过程的测量主要依据冷媒秤，每年的需求量达到30-40万台。冷媒秤测量存在实时性差、效率低和安全防护难等难题，研制冷凝剂多相流流型/流量精准检测微系统可以提高冷凝剂的利用效率30%~35%，具备优化传统市场、降低能耗的核心竞争力。

ZL201811488250.9；ZL201811540346.5；ZL201910554279.0； ZL201910585020.2； ZL201910530637.4