气液两相流是工业中最为常见的一种流动状态,广泛存在于石油、化工、电力、环境等领域,准确测量其流量以及相含率对工业生产具有重要的意义。目前,在针对气液两相流主要测量的方法中光学法具有不易受流型影响,数据采集简单迅速,易于实时在线远距离连续测量等特点,被广泛应用。本文利用近红外光谱技术作为研究测量方法,设计了可分别安装在竖直管道和水平管道的两种沿两相流流动方向进行测量的气液两相流检测装置,改变原有探头径向放置测量的方式为沿流体流动方向进行测量,通过探头沿轴向相近的安装方式,提高光线在管内反射、折射后,被相应的探头接收的比例,从而达到更加准确测量的目的。利用CFD仿真方法,模拟管内流体的流动状态,优化装置结构,在一定程度上克服光学法的缺点,实现了沿流体流动方向进行测量。对水平管和竖直管的多个流型下的工况点进行实验测试,获取8个通道的近红外测量电压信号,得出竖直管道在液相含率在90%以上和15%以下时,液相含率与近红外测量电压信号之间的拟合公式,得到液相含率在90%以上的公式拟合值误差分布在-0.2%至1.2%范围内,液相含率在15%以下的公式拟合值误差分布在0至2.3%范围内,拟合度较高。对水平管采样信号波形图进行分析,得到不同流型下的相含率模型。其中分层流液相流量为0.1m~3/h时,拟合值与实际测量值的相对误差在0.02%至0.11%范围内;液相流量在0.3m~3/h和0.8m~3/h时,相对误差在-3%至3%以内。泡状流拟合相对误差在-0.8%至0.15%范围内。环状流拟合误差在-7%至11%范围内。利用分形分析方法对水平管道的分层流、泡状流和环状流的各个工况点进行分析,证明基于近红外技术所设计的水平管测量装置可以反映两相流的流动形态,并具有进一步的研究空间。