本发明属于检测技术领域，涉及一种气液两相检测装置和方法，具体涉及一种基于音圈元件的气液两相检测装置及方法。
背景技术：
气液相检测技术广泛应用于航空、石油、化工、能源等领域，是一种必不可少的检测技术。目前气液相检测方法主要包括机械式检测、等效电导检测、光电折射式检测、声波检测、电磁(光)波检测等，每种检测方法具有不同的特点和适用范围。
但目前的各类方法很多都依赖检测对象的电、光特性，因此对检测对象有一定的限制。
技术实现要素：
本发明目的：提供了一种基于音圈元件的气液两相检测装置及方法，不依赖检测对象的电、光等特性，具有灵敏度高、可靠性高，适用性强等优点。
本发明的技术方案是：
一种基于音圈元件的气液两相检测装置，包括交流激励源、音圈元件、采样元件和解调电路；音圈元件和采样元件串联于交流激励源的两个电源引脚之间，采样元件与解调电路并联；采样元件的电压信号送入解调电路，音圈元件为电磁类气、液介质检测的敏感元件，音圈元件设在待检测的介质中。
进一步的，音圈元件是喇叭状结构，喇叭部分没入待检测的介质内。
进一步的，音圈元件包括永磁体、振膜、音圈和u铁，u铁是截面大致呈u形状的碗状结构，永磁体设在u铁的碗底部，u铁的碗口盖有振膜，音圈设在振膜的内侧、并且向下伸在永磁体和u铁的碗侧壁之间，永磁体上方设有导磁板；音圈元件的u铁安装在支撑结构上，音圈元件的振膜设在待检测的介质内。
进一步的，振膜的上方还设有护网。
进一步的，u铁的下方设有泄音孔。
一种基于音圈元件的气液两相检测方法，使用上述的一种基于音圈元件的气液两相检测装置，包括以下步骤：
步骤一，使交流激励源产生接近于音圈元件在气相中的最小阻抗频率的固定频率正弦或方波的激励电压，将该电压施加在音圈元件的音圈电极上，驱动音圈元件产生与交流激励源激励电压频率一致的机械振动；
步骤二，将音圈元件置于需要检测的介质中；
步骤三，将音圈元件两端的电压送入解调电路，解调电路根据采样电压的特征参数辨识出压电元件周围当前的介质，从而实现气、液两相介质的检测。
进一步的，实现气、液两相介质的检测的辨识方法是：音圈元件在气相中阻抗最小，使得采样元件的两端采样电压幅值最大；当音圈元件置于液体中时，其阻抗值变大，使得采样元件的两端采样电压幅值减小；
取音圈元件分别在气体和液体中的特征值的中间某值作为判断阈值k，利用检测到或调理得到的特征值与判断阈值k值作比较，根据对比结果判定介质为气体还是液体。
进一步的，特征值是音圈元件分别在气体和液体中的电压或频率，或对电压幅值或频率进行调理得到值。
本发明的优点是：
本发明采用音圈元件作为气液检测的敏感元件，音圈元件由音圈、永磁体、导磁体、振膜、护网等组成，具有环境适应性强的优点；依据被检测对象的密度、粘度等物理特性，具有适用对象广、检测灵敏、可靠性高的优点。
附图说明
图1是本发明的一种基于音圈元件的气液两相检测方法的原理示意图；
图2是本发明的涉及的音圈元件的一种结构示意图；
其中，1—交流激励源，2—音圈元件，3—采样元件，4—解调电路，2-1—永磁体，2-2—振膜，2-3—音圈，2-4—u铁，2-5—导磁板，2-6—泄音孔，2-7—护网，2-8—前护网孔，5—容器，6—前腔，7—后腔。
具体实施方式
本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。
一种基于音圈元件的气液两相检测装置，包括交流激励源1、音圈元件2、采样元件3和解调电路4；音圈元件2和采样元件3串联于交流激励源1的两个电源引脚之间，采样元件3与解调电路4并联；采样元件3的电压信号送入解调电路4，音圈元件2为电磁类气、液介质检测的敏感元件，音圈元件2设在待检测的介质中。采用音圈元件能够不依赖元件的电光特性，保证气液检测的使用环境。
音圈元件2是喇叭状结构，喇叭部分没入待检测的介质内。喇叭状结构的音圈元件2是音圈类结构的常规造型，但是在气液检测中，这种叭状的扩散结构元件设置在气/液介质中，可以显著增加音圈元件2的检测部分与气/液介质的接触面积，从而提升检测敏感性。
音圈元件2包括永磁体2-1、振膜2-2、音圈2-3和u铁2-4，u铁2-4是截面大致呈u形状的碗状结构，永磁体2-1设在u铁2-4的碗底部，u铁2-4的碗口盖有振膜2-2，音圈2-3设在振膜2-2的内侧、并且向下伸在永磁体2-1和u铁2-4的碗侧壁之间，永磁体2-1上方设有导磁板2-5；音圈元件2的u铁2-4安装在支撑结构上，音圈元件2的振膜2-2设在待检测的介质内。该结构的设计是基于喇叭状结构完成的，当检测气/液介质时，永磁体2-1、振膜2-2、音圈2-3等有部分都没入到气/液介质中，也可以就振膜2-2等部分没入到气/液介质中，确保气/液介质中能够影响到音圈元件的通电振动状态，但是不影响音圈元件的通电连接部分，提高音圈元件的使用寿命。
振膜2-2的上方还设有护网2-7，u铁2-4的下方设有泄音孔2-6。护网2-7是安装在u铁2-4上的防护网，将振膜2-2与外界隔离开从而保护振膜2-2。护网2-7和振膜2-2形成了一个前腔6，振膜2-2和u铁2-4的上侧形成了一个后腔7，为了确保气/液介质能够进入到振膜2-2附近，护网2-7必然是具有通孔的网，为了让音频振动能够通顺扩散从而检测气/液介质，因此在u铁2-4的下方设置泄音孔2-6，保证机械振动不会只朝着前腔传递。
一种基于音圈元件的气液两相检测方法，使用上述的一种基于音圈元件的气液两相检测装置，包括以下步骤：
步骤一，使交流激励源产生接近于音圈元件在气相中的最小阻抗频率的固定频率正弦或方波的激励电压，将该电压施加在音圈元件的音圈电极上，驱动音圈元件产生与交流激励源激励电压频率一致的机械振动；
步骤二，将音圈元件置于需要检测的介质中；
步骤三，将音圈元件两端的电压送入解调电路，解调电路根据采样电压的特征参数辨识出压电元件周围当前的介质，从而实现气、液两相介质的检测。
实现气、液两相介质的检测的辨识方法是：音圈元件在气相中阻抗最小，使得采样元件的两端采样电压幅值最大；当音圈元件置于液体中时，其阻抗值变大，使得采样元件的两端采样电压幅值减小；
取音圈元件分别在气体和液体中的特征值的中间某值中间某值作为判断阈值k，利用检测到或调理得到的特征值与判断阈值k值作比较，根据对比结果判定介质为气体还是液体。
特征值是音圈元件分别在气体和液体中的电压或频率，或对电压幅值或频率进行调理得到值。
1.一种基于音圈元件的气液两相检测装置，其特征在于，包括交流激励源(1)、音圈元件(2)、采样元件(3)和解调电路(4)；音圈元件(2)和采样元件(3)串联于交流激励源(1)的两个电源引脚之间，采样元件(3)与解调电路(4)并联；采样元件(3)的电压信号送入解调电路(4)，音圈元件(2)为电磁类气、液介质检测的敏感元件，音圈元件(2)设在待检测的介质中。
2.根据权利要求1所述的一种基于音圈元件的气液两相检测装置，其特征在于，音圈元件(2)是喇叭状结构，喇叭部分没入待检测的介质内。
3.根据权利要求2所述的一种基于音圈元件的气液两相检测装置，其特征在于，音圈元件(2)包括永磁体(2-1)、振膜(2-2)、音圈(2-3)和u铁(2-4)，u铁(2-4)是截面大致呈u形状的碗状结构，永磁体(2-1)设在u铁(2-4)的碗底部，u铁(2-4)的碗口盖有振膜(2-2)，音圈(2-3)设在振膜(2-2)的内侧、并且向下伸在永磁体(2-1)和u铁(2-4)的碗侧壁之间，永磁体(2-1)上方设有导磁板(2-5)；音圈元件(2)的u铁(2-4)安装在支撑结构上，音圈元件(2)的振膜(2-2)设在待检测的介质内。
4.根据权利要求3所述的一种基于音圈元件的气液两相检测装置，其特征在于，振膜(2-2)的上方还设有护网(2-7)。
5.根据权利要求4所述的一种基于音圈元件的气液两相检测装置，其特征在于，u铁(2-4)的下方设有泄音孔(2-6)。
6.一种基于音圈元件的气液两相检测方法，其特征在于，使用如权利要求1所述的一种基于音圈元件的气液两相检测装置，包括以下步骤：
步骤一，使交流激励源产生接近于音圈元件在气相中的最小阻抗频率的固定频率正弦或方波的激励电压，将该电压施加在音圈元件的音圈电极上，驱动音圈元件产生与交流激励源激励电压频率一致的机械振动；
步骤二，将音圈元件置于需要检测的介质中；
步骤三，将音圈元件两端的电压送入解调电路，解调电路根据采样电压的特征参数辨识出压电元件周围当前的介质，从而实现气、液两相介质的检测。
7.根据权利要求6所述的一种基于音圈元件的气液两相检测方法，其特征在于，实现气、液两相介质的检测的辨识方法是：音圈元件在气相中阻抗最小，使得采样元件的两端采样电压幅值最大；当音圈元件置于液体中时，其阻抗值变大，使得采样元件的两端采样电压幅值减小；
取音圈元件分别在气体和液体中的特征值的中间某值作为判断阈值k，利用检测到或调理得到的特征值与判断阈值k值作比较，根据对比结果判定介质为气体还是液体。
8.根据权利要求7所述的一种基于音圈元件的气液两相检测方法，其特征在于，特征值是音圈元件分别在气体和液体中的电压或频率，或对电压幅值或频率进行调理得到值。
技术总结