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气固两相流广泛存在于工业生产过程，如电厂煤粉输送、炼钢厂高炉喷粉系统和粮食输送等，其中粉料速度是描述这些过程的一个重要参数。然而气固两相流的速度时空变化，分布不均，使得速度测量结果无法反映管道内颗粒的真实速度。所以，实现气固两相流速度测量、尤其是速度分布测量是一个难点问题。
静电传感器具有结构简单，价格低廉等优点，在测量气固两相流参数中有广阔的应用前景。本文利用静电感应原理，设计了两种阵列式静电传感器，搭建了信号检测电路及数据处理平台，最终完成了固相颗粒局部平均速度的实时测量。
本文的主要工作包括:
(1)深入研究静电产生机制，理论推导静电传感器测速原理，利用功率谱和幅相谱分析了非线性、非稳定性的静电波动信号的时频域关系;设计了基于互相关测速算法和空间滤波测速算法的两种阵列式静电传感器，通过实验确定了其电极个数、形状、轴向宽度、上下游间距以及覆盖角等参数;
(2)利用Hilbert变换和FFT插值的组合插值算法，提高了互相关曲线的时间分辨率，并进行了实验验证;理论推导了静电传感器的空间滤波效应，采用FFT变换并结合实验实现了对静电信号中心频率的提取;
(3)根据静电信号频率低且幅值微弱的特点，设计了信号检测电路，主要包括:前置放大电路，高通、陷波和低通滤波电路，加法电路以及限幅电路;利用Multisim14.0对各部分进行了仿真，确定了前置放大电路倍数K、陷波电路反馈系数F以及低通滤波电路品质因数Q;
(4)设计完成了以Cortex-M3为内核的STM32下位机，实现A/D转换，数据缓存，RS-485串行通信功能;在LabVIEW开发环境下完成上位机软件平台搭建，实现VISA串行通信，FIR数字滤波器，组合插值互相关测速算法，空间滤波测速算法以及人机界面功能;
(5)搭建实验平台，通过实验确定了采样频率和采样点数;针对互相关算法测速，在重力测量系统下完成了不同位置极板对相关性实验，同侧极板对速度分布测量实验;针对空间滤波算法测速，在重力测量系统下完成了4电极阵列速度分布测量实验;利用带式实验平台对两种测速算法进行了速度标定和误差分析，标定结果表明两种算法所测速度的相对误差分别在5％和10％以内。
静电传感器具有结构简单，价格低廉等优点，在测量气固两相流参数中有广阔的应用前景。本文利用静电感应原理，设计了两种阵列式静电传感器，搭建了信号检测电路及数据处理平台，最终完成了固相颗粒局部平均速度的实时测量。
本文的主要工作包括:
(1)深入研究静电产生机制，理论推导静电传感器测速原理，利用功率谱和幅相谱分析了非线性、非稳定性的静电波动信号的时频域关系;设计了基于互相关测速算法和空间滤波测速算法的两种阵列式静电传感器，通过实验确定了其电极个数、形状、轴向宽度、上下游间距以及覆盖角等参数;
(2)利用Hilbert变换和FFT插值的组合插值算法，提高了互相关曲线的时间分辨率，并进行了实验验证;理论推导了静电传感器的空间滤波效应，采用FFT变换并结合实验实现了对静电信号中心频率的提取;
(3)根据静电信号频率低且幅值微弱的特点，设计了信号检测电路，主要包括:前置放大电路，高通、陷波和低通滤波电路，加法电路以及限幅电路;利用Multisim14.0对各部分进行了仿真，确定了前置放大电路倍数K、陷波电路反馈系数F以及低通滤波电路品质因数Q;
(4)设计完成了以Cortex-M3为内核的STM32下位机，实现A/D转换，数据缓存，RS-485串行通信功能;在LabVIEW开发环境下完成上位机软件平台搭建，实现VISA串行通信，FIR数字滤波器，组合插值互相关测速算法，空间滤波测速算法以及人机界面功能;
(5)搭建实验平台，通过实验确定了采样频率和采样点数;针对互相关算法测速，在重力测量系统下完成了不同位置极板对相关性实验，同侧极板对速度分布测量实验;针对空间滤波算法测速，在重力测量系统下完成了4电极阵列速度分布测量实验;利用带式实验平台对两种测速算法进行了速度标定和误差分析，标定结果表明两种算法所测速度的相对误差分别在5％和10％以内。