气液两相流对管道运输、工业生产等众多领域具有重要研究意义。流型和含气率是气液两相流中十分重要的参数。流型影响两相流参数的精确测量。含气率为单相流量、压力梯度测量和内部流动情况分析提供依据。本文主要工作与创新点如下:(1)本文采用小波包对差压信号去噪,根据差压信号幅频、时频图分析去噪效果。运用小波包对差压信号分解重构,得到不同频率段差压重构信号。根据噪声信号的不相关性,分析小波包重构后的不同频率段信号的相关性,实现噪声辨识与去噪。根据差压信号幅频、时频图对比分析,滤波后差压信号主要频率、能量分布范围没有发生变化,只消除了高频微小能量。(2)文丘里管上部和底部差压信号具有不同的幅频、时频特性。两相流流体流经文丘里管喉部时会发生形变,在扩散段时,原本大量存在于管道顶部的气体形成大量气泡扩散到四周。通过分析文丘里管上部和底部差压波动信号的幅频、时频特性,发现上部差压信号的能量主要集中在3~10Hz,只有一个能量波峰,且剩余能量分布范围较宽;底部差压信号的能量分别集中在3~8Hz、18~32Hz之间,具有两个能量波峰,且分散能量较少。(3)提取差压信号特征值,并结合流动机理分析特征参数。本文提取的第一类特征值反映差压信号的时域统计特征,包括方差、峰度、偏度。泡状流、段塞流的时域统计特征值分布在不同区域。第二类特征值反映紊流特征和波动特征,包括信息熵和差压波动系数。泡状流的第二类特征值与空隙率呈线性关系,段塞流的第二类特征值具有非线性。第三类特征值为反映混沌分形特征的广义赫斯特指数。两相流的混沌分形特征规律性较不明显,但泡状流时特征与空隙率大致呈线性关系,段塞流时具有非线性关系。(4)提取特征参数的主元成分,应用回声状态网络辨识流型和估计含气率。应用主元分析,提取差压信号特征值的主元成分。提取的3个主元的方差累积贡献率达到95%以上。采用回声状态网络对主元成分进行特征融合,得到回声状态网络模型,进行流型辨识和含气率估计。根据文丘里管上部差压信号估计含气率,均方根误差为6.45%。根据文丘里管底部取压信号估计含气率,均方根误差为5.10%。