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空隙率是两相流的一个重要状态参数,表征了一个截面上各组分所占比例大小。两相流在锅炉管道、蒸馏塔、核反应碓等工业场景中广泛存在。两相流空隙率的在线测量对生产过程的安全监控和计量都有重要意义。电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography简称ECT)技术是实现两相流或多相流可视化测量的有效方法。本文研究了基于ECT的气液两相流空隙率测量。本文构建了由ECT系统、气液两相流系统和空隙率测量算法三部分组成的两相流空隙率测量系统。其中,ECT系统由ECT传感器、数据采集系统、成像上位机组成。数据采集系统的接口限制决定了传感器测量极板的数目,同时传感器的输出范围要与数据采集系统的测量范围相匹配。针对实验室已有的数据采集系统,用COMSOL进行了传感器的有限元仿真设计,用阻抗分析仪进行了传感器输出值校准,最终设计制作出与采集系统相匹配的8极板传感器。连接ECT传感器、数据采集系统和上位机,完成了ECT系统的组装。选取油泵、气泵、以及连接管道等部件组成气液两相流系统。将气液两相流系统与ECT系统连接、进行了联合调试。本文研究了两种基于ECT的空隙率测量方法。一是基于二值化图像的空隙率测量法,用LBP(linear back projection)算法进行实时成像,通过计算二值化图像中气相占截面面积的比例进行空隙率的预测。二是基于归一化电容值的空隙率预测法,由于不同流型的归一化电容值与空隙率之间回归关系差别较大,所以首先建立基于归一化电容值的流型辨识分类模型。在此基础上建立各种流型归一化电容值与空隙率的回归模型来进行空隙率的预测。分类模型和回归模型采用SVM、RandomForest、GBDT、AdaBoost进行拟合。上述四种机器学习算法用于流型辨识时GBDT表现最好,分类准确率为96.63%。仿真实验和静态实验表明,上述四种机器学习算法用于空隙率预测时GBDT表现最好,对各类流型的空隙率预测误差均在5%以内,满足工业的测量要求。建立以GBDT为空隙率预测算法的两相流空隙率测量系统,进行空隙率两相流的动态实验,证明了基于ECT气液两相流空隙率测量方法的可行性。