[0004] 本发明所要解决的问题是提供一种测量管内波动液膜波频和波速的系统，该系统可准确实时测量波动液膜的波频和波速。本发明所提供的测量波动液膜波频和波速的装置需在无光或弱光下使用。
[0005] 本发明的技术解决方案是这样实现的：
[0006] 一种测量管内波动液膜波频和波速的系统，包括：两个红外发光二极管、两个红外光电二极管、放大器、A/D转换器、计算机、电源、导线、数据线；
[0007] 本发明所述的红外发光二极管与红外光电二极管构成一对光学传感器，按照液体流动方向，分别称为上游传感器和下游传感器；
[0008] 本发明所述的两个红外发光二极管安装在测试段管外壁的同一侧，相距间隔为L；
[0009] 本发明所述的两个红外光电二极管安装在与红外发光二极管相对称的管测试段外壁处，接收红外发光二极管发出的光并将接收到的光的强度信号转变成电流信号；
[0010] 本发明所述的信号放大器通过导线与红外光电二极管相连，将红外光电二极管产生的微弱电流电信号放大；
[0011] 本发明所述的A/D转换器与信号放大器通过数据线相连，将放大的连续信号转变为离散的数字信号；
[0012] 本发明所述的计算机与A/D转换器通过数据线相连，利用MATLAB软件编写程序对数字信号进行处理，得出波动液膜波频和波速。
[0013] 本发明的另一个技术方案是上述的两个光学传感器的安装距离L为范围为 9～11cm。
[0014] 本发明的另一个技术方案是上述红外发光二极管发出的光线波长在935～ 945nm之间的红外线。
[0015] 本发明的另一个技术方案是上述红外发光二极管发出的光线强度可依据管内波动液膜膜厚进行调节。
[0016] 本发明的另一个技术方案是上述红外光电二极管接受的光线为波长在 935～945nm之间的与红外发光二极管相同的红外线。
[0017] 所述的红外发光二极管发出的光线穿过波动液膜界面时发生散色，一部分光被波动界面折射或者反射掉，另一部分光被红外光电二极管所吸收，进而把光的强度信号转换成电信号。
[0018] 本发明所述的一种测量管内波动液膜波频和波速的系统的使用方法为：
[0019] 1)、装置安装：将两个红外发光二极管安装在测试段管外壁的同一侧并且相距为L，两个红外光电二极管安装在与红外发光二极管相对称的管测试段外壁处，将信号放大器与红外光电二极管通过导线相连，A/D转换器与信号放大器通过数据线相连，计算机与A/D转换器通过数据线相连；
[0020] 2)、装置调整：调节红外发光二极管与红外光电二极管的相对位置，使其中心保持在一条直线上并与圆管轴线方向垂直；
[0021] 3)、装置调试：在管内不通水的情况下通电记录红外光电二极管产生的电流信号，若电流值变化，则需调节信号放大器，使电流值固定；
[0022] 4)、通水测试：在圆管内通水即可进行管内波动液膜波频和波速的测量；
[0023] 5)、数据采集及分析：计算机采集A/D转换器转换得到的离散信号并储存，随后利用MATLAB软件编写程序对离散数字信号进行处理，得出波动液膜波频和波速。
[0024] 利用MATLAB软件编写专用程序对数字信号处理过程如下：
[0025] 上游传感器输出的信号为x(t)，下游传感器输出的信号为y(t)；
[0026] 通过编写的程序对信号x(t)和y(t)分别进行快速傅里叶变换(FFT)得到对应的功率谱密度函数图；
[0027] 相对应的功率谱密度图中与峰值对应的频率分别为f1、f2；
[0028] 则波动液膜的波频为：
[0029] f＝(f1+f2)/2
[0030] 将信号x(t)作为输入信号，y(t)作为输出信号，利用编写的程序对信号进行互相关分析,得到互相关函数图；
[0031] 互相关函数图中与峰值对应的τ值为时间位移τ0；
[0032] 则波动液膜速度为：
[0033] V＝L/τ0
[0034] 发明的优点是显而易见的，主要表现在：
[0035] 1、本发明测量精度高，波频和波速数据的统计学不确定度低于5％；
[0036] 2、本发明能够同时测量液膜的波速和波频；
[0037] 3、本发明能够对信号进行实时处理，获得波频和波速的瞬态分布。
[0038] 本发明具有结构简单、安装调试方便、测量精度高、可实现信号的实时处理获得波频和波速的瞬态分布等优点。
