气力输送管道中固体颗粒质量流量的在线测量有利于实现工业过程的优化控制、提高生产效率、降低污染物排放,而管道截面颗粒浓度分布和速度廓形的测量对颗粒质量流量的准确测量至关重要。受到管道方向、传感器的安装位置、输送风速等因素的影响,管道截面上呈现不均匀的颗粒分布和不规则的速度廓形,因而利用大多数现有测量技术无法实现对截面颗粒的体积浓度、速度和质量流量等流动参数的精确测量。本研究设计了侵入式静电传感器阵列测量方形管道截面颗粒局部浓度和速度,并综合全截面上若干个局部测量点的流动参数计算截面颗粒平均流动参数。本研究主要完成的工作如下:(1)设计了由9对条状静电电极组成的静电传感器阵列,分别利用静电信号的均方根值和互相关速度法得到方形截面管道全截面上的9个区域的局部颗粒相对浓度和速度,结合安装于管壁上的非侵入式静电传感器阵列获得截面颗粒浓度分布和速度廓形。(2)实验在4种输送气流速度和4种给料机给定固体颗粒质量流量组合成的16种不同工况下进行,选取纯面粉作为实验材料,在管道内壁尺寸为54 mm的方形截面管道气力输送实验平台的水平和垂直管段上先后进行实验。实验结果显示,水平管道中管道底部颗粒更多,而垂直贵道中管壁附近的颗粒更多。水平和垂直管道截面内中心区域的颗粒比竹壁附近的颗粒运动速度更快。在较高的颗粒质量流量和输送风速条件下,截面颗粒浓度分布趋于均匀。(3)因非侵入式传感器阵列的测量精度受到了加权系数选择的影响,当测量管道内截面的颗粒局部参数时,新设计的侵入式传感器阵列更加可靠,因此可用于对其他类型的用于方形管道中的流量参数测量的非侵入式静电传感器阵列的校正。(4)针对16种不同的实验工况标定了固体颗粒质量流量,利用方环形静电电极阵列测量质量流量的测量准确度最低。在质量流量较低时,利用侵入式条形静电电极阵列测量质量流量的准确度最高。在质量流量较高时,利用非侵入式条形静电电极阵列测量质量流量的准确度最高。