基于EMD和ICA的AR模型在两相流流型识别中的应用

为了对气液两相流流型进行准确识别,提出了一种基于经验模态分解(EMD)和独立成分分析(ICA)的AR模型的流型识别方法。该方法首先提取气液两相流动态差压信号,通过EMD技术对其进行分解,对分解出来的高频模态进行小波包消噪,然后通过ICA技术实现原始信号的降维处理。对通过ICA得到的独立分量建立AR模型,将模型参数和残差方差作为特征向量,建立不同流型的模板向量。计算未知流型信号的特征向量与模板特征向量的综合Mahalanobis距离,通过比较各判别距离的大小得到流型识别的结果。对40mm水平管气水两相流进行实验,利用文丘里管采集动态差压信号,采用上述处理过程可以对泡状流、弹状流、塞状流进行有效识别,识别率达94.3%。该方法受环境条件影响小,可以有效滤除信号中的噪声成分,识别率高,易于工程实现。     

基于电导波动信号的EMD分解和RBF神经网络的气液两相流流型识别方法

针对电导波动信号具有非线性、非平稳的特征,提出一种应用经验模态分解（EMD）和RBF神经网络进行流型识别的新方法。首先对电导波动信号进行EMD分解,提取出IMF能量参数特征,然后将其输入到RBF神经网络,从而实现了对流型的识别。研究结果表明：该方法能够准确地识别出泡状流、弹状流、塞状流和混状流四种流型,且具有较好的识别效果。该方法为流型识别提开辟了新的方向。     

基于复杂度特征的气液二相流流型识别方法

针对气液二相流压差波动信号的非平稳和非线性特征,提出了一种基于经验模式分解(EMD)复杂度特征和支持向量机的流型识别方法。该方法首先对二相流压差波动信号进行经验模式分解,将其分解为若干个固有模态函数(IMF),然后对每一个IMF分量提取复杂度特征作为流型特征向量,并以此作为输入参数建立支持向量机分类器来识别流型。对水平管内空气-水二相流的实验结果表明,文中提出的方法能准确地识别流型,从而为流型识别提供了一种新的有效方法。     

基于峭度系数和隐马尔科夫模型的气液两相流流型识别方法

为了研究垂直上升管中气液两相流流型,采用经验模态分解与峭度系数相结合的方法对垂直上升管中的气液两相流进行流型特征提取,利用隐马尔科夫模型对流型进行识别。首先对采集的电导波动信号进行经验模态分解,然后根据得到的固有模态函数分量求取峭度系数,并将其作为特征向量,输入到已经训练好的隐马尔科夫模型中对流型进行识别。实验结果表明该方法能够准确地识别出3种典型流型,且识别效果良好。     

基于Hilbert-Huang变换和支持向量机的油水两相流流型识别

针对油水两相流的测量难题，利用文丘里管对水平管内油水两相流流型进行了研究。基于差压波动信号，提出了Hilbert-Huang变换与支持向量机相结合的流型识别方法。首先计算差压波动信号的均方根，并对其进行归一化处理后作为表征流型的特征向量之一；然后对差压信号进行Hilbert-Huang变换，利用经验模态分解后的多分辨率特征，提取第一层和第二层的能量比作为表征流型的另外两个特征向量；最后利用训练好的支持向量机进行流型识别，对分层流型及分散流型取得了较好的流型识别效果。如果将流型识别与推导得到的文丘里油水两相流流量测量模型相结合，可以较好地实现油水两相流的流量测量。     

基于子波能量特征的气液两相流流型辨识方法

气液两相流的流型影响着两相流的流动特性和传热特性，同时也影响着流动参数的准确测量以及两相流系统的运行特性。针对压差信号的非平稳和非线性特点，尝试利用Hilbert-Huang变换(HHT)和小波包分解对差压波动信号进行信号处理，进而建立流型的子波能量（IMF能量和小波包能量）特征，并以此特征向量作为Elman神经网络的输入量，从而实现对流型的智能识别。实验结果表明：这两种特征向量与Elman神经网络结合都能够较准确地识别出4种流型，并且各自都有不同的优缺点。另外与BP神经网络相比，采用Elman神经网络进行流型识别可以获得更高的识别率。     

基于EEMD的HHT多尺度油气水多相流动力学特性研究

经验模态分解容易造成噪声与模态之间的混叠现象,严重影响非线性、非平稳信号HilbertHuang变换多尺度频谱特性的准确性和有效性。为此,以集成经验模态分解进行Hilbert-Huang变换研究水平管道内油气水多相流的多尺度动力学特征。首先对泡状流、塞状流和弹状流3种典型流型的电导波动信号进行集成经验模态分解,消除噪声与模态之间的混叠现象,然后分析各级本征模态函数分量(IMF)的能量和多尺度频谱特性。研究发现,基于集成经验模态分解的多尺度频谱分析可有效揭示3种流型的非线性动力学特性,同时也为流型演化和识别提供重要的参考依据。     

基于经验模式分解的气液二相流研究

为了更加准确地了解气液二相流动特性,文中用能量熵、奇异熵及Lyapunov指数结合经验模式分解(EMD)的方法对气液二相流进行研究.先对流型信号进行经验模式分解,然后由特征向量计算出经验模式能量熵、奇异熵及最大Lyapunov指数.计算结果表明:经过EMD分解的流型信号的2种熵值及Lyapunov指数能够体现信号的变化...     

基于声发射技术的垂直管气液两相流动检测方法

声发射(AE)作为一种无损检测手段,用于气液两相流的测量具有非侵入式、测量不破坏被测管道及流场分布,信号强、灵敏度高等优点。利用声发射技术在河北大学垂直管气液两相流管道上进行了大量实验,运用现代信息数据处理方法对气液两相流垂直管道流型特征参数进行了提取。分析结果表明利用声发射手段提取出的流型特征参数可以反映出典型流型下的动力学特征。垂直管道中,泡状流、弹状流、环状流以及过渡状态下的乳沫状流在时域和频域信号中有着明显区别,小波能量和小波包分解后的信息熵的值也存在较大的差异性,从另一角度验证了在不同流型下两相流体在管道内部不同的运动状态,利用模式识别的思想,对垂直管4种典型流型进行了流型识别,取得了较好的效果,研究结果表明声发射技术可以作为一种技术手段用于气液两相流流动的检测。     

基于声发射技术的垂直管气液两相流动检测方法

声发射（AE）作为一种无损检测手段,用于气液两相流的测量具有非侵入式、测量不破坏被测管道及流场分布,信号强、灵敏度高等优点。利用声发射技术在河北大学垂直管气液两相流管道上进行了大量实验,运用现代信息数据处理方法对气液两相流垂直管道流型特征参数进行了提取。分析结果表明利用声发射手段提取出的流型特征参数可以反映出典型流型下的动力学特征。垂直管道中,泡状流、弹状流、环状流以及过渡状态下的乳沫状流在时域和频域信号中有着明显区别,小波能量和小波包分解后的信息熵的值也存在较大的差异性,从另一角度验证了在不同流型下两相流体在管道内部不同的运动状态,利用模式识别的思想,对垂直管4种典型流型进行了流型识别,取得了较好的效果,研究结果表明声发射技术可以作为一种技术手段用于气液两相流流动的检测。     

槽式孔板气液二相流差压信号的时间序列分析

槽式孔板是一种新型的气液二相流流量传感器,为了研究其二相流测量特性,提出了一种新的信号处理方法。首先应用小波变换模极大值滤波方法对差压测量信号去噪,然后对滤波结果进行经验模式分解得到有限个经验模式函数(IMF),进而对IMF建立自回归(AR)模型,研究了AR模型的参数与气液二相流流型以及分相流量之间的关系。这种信号处理方法能够使具有非平稳特性的差压信号满足时间序列分析的建模条件,AR模型的参数可以有效地区分气液二相流流型,并与气液分相流量的变化密切相关,为气液二相流流型识别和流量计量算法的研究奠定了基础。     

基于距离评估的气液二相流流型识别方法

为了克服气液二相流特征融合后不相关特征过多的问题,提出了基于距离评估和支持向量机(SVM)的气液二相流流型识别方法。首先利用经验模式分解和小波包方法对原始的压差波动信号进行分解,分别提取原始信号和各分解信号的时域特征参数组成融合特征,然后采用距离评估方法对融合特征进行评估,根据距离评估因子的大小挑选出敏感特征作为SVM的输入,进而实现对流型的自动识别。水平管内空气-水二相流流型识别结果表明:该方法能够准确获取流型的敏感特征,减小运算规模,提高识别准确率。     

基于离散粒子群的气液二相流型特征选择

针对气液二相流型识别中存在的大量无关或冗余的特征会降低分类器性能的缺陷,提出了离散粒子群算法(BPSO)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)封装模式的流型特征选择方法.该方法分别采用小波包和经验模式分解方法(EMD)对原始压差波动信号进行分解,分别提取原始信号和各分解信号的时域量纲一指标组成融合特征.然后采用BPSO进...     

经验模态分解和小波分析在小通道气液两相流流型辨识中的应用

基于两电极电容传感器获得的小通道气液两相流电容波动信号,分别应用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,END)和小波分解将电容信号分解成不同特征尺度上分量的组合.对每层分量提取能量特征,将提取的流型特征参数作为最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector...     

双谱核主元分析在气液两相流流型识别中的应用

针对压差波动信号的非线性和非高斯特性,提出了一种基于高阶谱和核主元分析相结合的流型识别方法。通过对气液两相流压差波动信号的双谱分析,提取了不同流型下信号的非高斯特征,以双谱分析核主元数字特征提取流型的特征,最后利用最小二乘支持向量机对流型进行智能识别。实验结果表明,提取的核主元特征反映了两相流的流动状态,最小二乘支持向量机可以有效地识别水平管道内的4种典型流型,整体识别率达到95%,为流型识别提供了一种有效的方法。     

基于图像多特征融合和支持向量机的气液两相流流型识别

The knowledge of flow regime is very important for quantifying the pressure drop, the stability and safety of two-phase flow systems. Based on image multi-feature fusion and support vector machine, a new method to identify flow regime in two-phase flow was presented. Firstly, gas-liquid two-phase flow images including bubbly flow, plug flow, slug flow, stratified flow, wavy flow, annular flow and mist flow were captured by digital high speed video systems in the horizontal tube. The image moment invariants and gray level co-occurrence matrix texture features were extracted using image processing techniques. To improve the performance of a multiple classifier system, the rough sets theory was used for reducing the inessential factors. Furthermore, the support vector machine was trained by using these eigenvectors to reduce the dimension as flow regime samples, and the flow regime intel-ligent identification was realized. The test results showed that image features which were reduced with the rough sets theory could excellently reflect the difference between seven typical flow regimes, and successful training the support vector machine could quickly and accurately identify seven typical flow regimes of gas-liquid two-phase flow in the horizontal tube. Image multi-feature fusion method provided a new way to identify the gas-liquid two-phase flow, and achieved higher identification ability than that of single characteristic. The overall identifica-tion accuracy was 100%, and an estimate of the image processing time was 8 ms for online flow regime identifica-tion.     

水平管泡状流压力信号的功率谱特性比较

为比较Welch功率谱、AR功率谱和EV功率谱对气液二相水平管泡状流压力信号的功率谱分析效果,对泡状流压力波动信号进行了分析.将提取的泡状流压力波动信号经小波去噪后,分别进行Welch功率谱、AR功率谱和EV功率谱估计,并分析比较所得3种功率谱密度图.分析表明:Welch、AR和EV功率谱均能正确反映泡状流压力波动信号...     

非线性振动下水平通道气液两相流动

将振动装置与气液两相流实验回路相结合,对非线性振动工况下水平通道内气液两相流进行实验研究。重点考察了不同振动参数对流型转换界限及摩擦压降的影响。流型图表明,非线性振动工况和稳态工况下的气液两相流动形式不同,提高振动的频率和幅度会导致流型转换界限发生改变。由实验得到的气液界面分布结果表明,振动频率对相界面波动程度有显著影响,而振动幅度则主要影响截面含气率。最后对比了非线性振动工况下的摩擦压降和经验公式的计算结果,发现两者在数值和分布上均无明显差异,说明稳态下两相流摩擦压降计算公式同样适用于非线性振动工况。