光纤探针气泡行为测量仪Bubble-Pro，精准测量多相流中的气含率、气泡速率和气泡弦长
在多相流研究领域，气液鼓泡床广泛存在于生物化工、石油化工、废水处理、能源等诸多关键行业场景中。深入研究气液鼓泡床中的气泡行为，对于理解和优化多相流过程至关重要。
气泡在液相中的运动是一个极其复杂的过程，频繁发生的聚并与破碎现象，对流动阻力和相间传质产生着深远影响。气含率、气泡速率及其分布、气泡尺寸及其分布等参数，成为描述气泡复杂行为的关键指标。因此，一款高精度、高稳定性且重复性良好的气泡行为测量仪器，是多相流领域研究进展的核心需求，而基于光纤探针的气泡行为测量仪Bubble-Pro正是满足这一需求的有力工具。
一、Bubble-Pro的测量原理与功能实现
Bubble-Pro能够精准测量多相流（气体作为离散相、液体作为连续相）中的局部气含率、气泡速率和气泡弦长等关键参数。其工作原理基于对光纤探针信号的巧妙处理，通过将光纤探针信号进行方波化，利用探针在气相中的采样点数与总采样点数的比例关系，精确计算局部气含率，进一步沿径向积分得到平均气含率。在测量气泡速率时，借助对两列光纤探针信号的相关性分析，能够准确获取每个气泡的上升速率。而气泡弦长的测量，则依据探针扫过气泡的时长来实现，同时，Bubble-Pro还具备强大的数据统计功能，为研究人员提供气泡速率和气泡弦长的详细分布数据，全面呈现气泡行为特征。
二、优质的硬件性能，保障测量可靠性
（一）适应极端环境的密封设计
在实际应用场景中，多相流体系常常处于高温、高压以及含有机溶剂的复杂环境。Bubble-Pro在硬件设计上采用高强度无机胶对光纤进行密封，整个密封过程不涉及有机物质，这一特性使其具备出色的耐有机溶剂性能，极大地拓展了测量范围。高强度无机胶与不锈钢管密封后，经过高温焙烧处理，显著增强了胶的粘结性能，使其能够在高温、高压体系的气液多相流测量中稳定工作，为研究提供可靠的数据支持。
（二）高灵敏度的光纤探针前端设计
Bubble-Pro光纤探针前端采用热熔拉伸工艺，该工艺赋予了探针卓越的灵敏度。当探针前端处于气相时，光在探针尖端为强反射，；而当探针处于液相时，探针尖端为弱反射。光信号具有响应迅速的特点，使得探针能快速检测探针尖部所处相态的变化，这种敏锐的响应特性使得它能够精准捕捉到微小气泡的瞬间变化，为研究气泡的动态行为提供了高精度的测量基础。
（三）极小对流场扰动的纤细设计
在接触式测量中，测量探针对流场的扰动是影响测量准确性的关键因素。Bubble-Pro的光纤直径仅为125μm，后端金属套管直径为0.5mm，如此纤细的设计，有效减少了对直径大于1mm气泡的干扰，极大降低了对流场的影响，从而将系统误差控制在极小范围内，确保了测量结果的高度准确性。
（四）满足高精度测量的高采样频率
根据采样定理，采样频率至少应为信号最高频率的2倍，才能完整保留原始信号信息。Bubble-Pro在这方面表现卓越，其总采样频率可达500KHz。对于15路的多通道系统，每路采样频率为33KHz，时间分辨率高达0.03ms，这使得它能够以极高的频率对气泡行为进行采样，精确记录气泡运动的每一个细节，为后续深入的数据分析提供了充足的数据基础。
（五）稳定可靠的无漂移测量
与传统测量设备不同，Bubble-Pro基于光信号变化测量气泡参数，金属部件长期在水中浸泡产生的生锈、结垢等问题不会对光强度造成影响。其光纤的感应面为一125μm的圆点，感受面积小，对气泡变化敏感，且信号阶跃不受气含率的干扰，保证了测量信号的高度稳定性，为长期、连续的测量工作提供了可靠保障。
三、人性化的软件系统，提升研究效率
（一）便捷的采样程序设置
Bubble-Pro的采样程序则设计得极为便捷，研究人员只需进行简单的参数设置，程序就能自动调整采样通道及采样数据量，无需繁琐的源代码操作。同时，操作人员还可根据实际研究需求，灵活调整测量通道的数量和顺序，显著提高了工作效率。
（二）高效的气泡信号识别与分析
由于Bubble-Pro的光纤信号具有阶跃敏锐、峰值稳定的特点，采用单阈值法即可快速、准确地从复杂的信号时间序列中识别出气泡信号，进而实现对气泡参数的测量。其强大的数据处理界面能够迅速呈现气含率、气泡上升速率及其分布、气泡弦长及其分布等关键信息，为研究人员及时分析研究结果提供了便利。
四、独特的光纤探针设计，拓展应用边界
Bubble-Pro的光纤探针采用直径小的级联式结构，这种设计极大地降低了对流场的影响，确保测量数据的准确性。无机胶密封技术使其不仅适用于高温体系，还能在有机溶剂体系中稳定工作，毛细管与不锈钢管通过针焊连接，使其具备在高压体系下可靠运行的能力。此外，基于反射光强度差异的测量原理，使其特别适用于非导电介质的多相流测量，进一步拓展了其在多相流研究领域的应用范围，旨在推动多相流领域在各个相关行业实现新的突破与发展
