本发明主要涉及气液两相流测量，具体涉及一种基于电容体积层析成像的气液两相流测量系统及测量方法。
背景技术：
1、电容体积层析成像技术(electrical capacitance volume tomography，ecvt)是一种新型检测技术，多以管道内某一段流体的两相或者多相为检测对象，其基本原理为不同的介质具有不同的介电常数，通过在被测量管道外环形的布置多圈多电极阵列式电容传感器，当管道内介质分布发生变化时，不同圈的不同电极之间的介电常数发生变化，从而准确实现不同相含率测量。电容层析成像技术(electrical capacitance tomography，ect)原理与ecvt相同，区别在于ect仅在被测量管道外环形布置一圈多电极阵列式电容传感器，仅能读取该测量截面的相含率，且不能通过多圈ect获取流体的其他相关信息参数。
2、目前，基于电容层析成像的两相流测量方法的主要缺点有：
3、一、传统的电容层析成像往往在被测量管道外环形布置一圈多电极阵列式电容传感器，通过测量截面的介电常数值及其分布来实现相含率测量，由于气液两相流在时间、空间分布的复杂性，截面相含率信息无法替代一段时间内的体积相含率，因此，相含率测量误差较大。
4、二、传统的气液两相流测量中，往往通过文丘里流量传感器实现总流量测量，为了保证测量精度，需保证入口直管段的长度，并在入口段和喉部取压，实现高精度差压的测量，增加了整个测量系统的复杂性，不利于测量系统的小型化和集成化。
5、三、传统的电容层析成像的数据采集和测量电路较为复杂，主要包括激励信号发生电路、多路开关选择电路、电容电压转换电路、相敏解调电路、信号放大电路等。电路设计上的复杂性一方面引入了大量的杂散电容和寄生电容，另一方面也增加了系统的复杂性。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单且测量精准的基于电容体积层析成像的气液两相流测量系统及测量方法。
2、为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
3、一种基于电容体积层析成像的气液两相流测量系统，包括电容层析成像单元、矩阵开关单元、电容测量单元和处理单元；
4、所述电容层析成像单元包括两组电容电极，各组电容电极均包括多个电容电极；两组电容电极分别布置在待测管路的上游截面和下游截面处；上游截面的电容电极形成第一电容层析成像单元，下游截面的电容电极形成第三电容层析成像单元；上游截面与下游截面之间的电容电极形成第二电容层析成像单元；
5、所述矩阵开关单元与各所述电容电极相连，用于实现对各电容电极的选择；
6、所述电容测量单元分别与所述矩阵开关单元和处理单元相连，用于实现电容的检测并发送至处理单元。
7、优选地，各组电容电极中的多个电容电极均匀分布在待测管路的对应截面处。
8、优选地，各组电容电极均均包括四个以上的电容电极。
9、优选地，所述矩阵开关单元包括多个模拟开关，各所述模拟开关均与各电容电极一一对应连接。
10、优选地，所述电容测量单元为电容数字转换芯片，可以直接将微弱电容信号转换成数字信号，便于信号传输及后端处理单元处理。
11、优选地，所述处理单元通过spi总线或者串口通信与所述电容测量单元和矩阵开关单元通讯相连。
12、优选地，还包括温度传感器和压力传感器，安装于待测管路上。
13、本发明还公开了一种基于如上所述的基于电容体积层析成像的气液两相流测量系统的测量方法，包括步骤：
14、通过第一电容层析成像单元得到管道内流体的截面相含率p1；
15、通过第三电容层析成像单元得到管道内流体的截面相含率p3；
16、通过第二电容层析成像单元得到管道内流体的体积相含率p2；
17、根据截面相含率p1、截面相含率p3和体积相含率p2得到流体的相含率p为：
18、p＝xp1+yp2+zp3
19、其中x、y、z为权重系数，x+y+z＝1，x＝z且y＞x。
20、优选地，通过第一电容层析成像单元与第三电容层析成像单元得到液体的流速v为：
21、v＝l/tm
22、其中l为第一电容层析成像单元所在的上游截面至第三电容层析成像单元所在的截面之间距离；tm为信号延迟时间。
23、优选地，通过流速v得到流量qv为：
24、qv＝vs
25、其中s为待测管路管径内面积。
26、与现有技术相比，本发明的优点在于：
27、本发明的基于电容体积层析成像的两相流测量系统，通过双层电容层析成像实现两相流中相含率和总流量的准确测量，从而实现气相流量和液相流量测量，整体结构简单且操作简便。
1.一种基于电容体积层析成像的气液两相流测量系统，其特征在于，包括电容层析成像单元(1)、矩阵开关单元(2)、电容测量单元(3)和处理单元(4)；
2.根据权利要求1所述的基于电容体积层析成像的气液两相流测量系统，其特征在于，各组电容电极中的多个电容电极均匀分布在待测管路的对应截面处。
3.根据权利要求2所述的基于电容体积层析成像的气液两相流测量系统，其特征在于，各组电容电极均包括四个以上的电容电极。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于电容体积层析成像的气液两相流测量系统，其特征在于，所述矩阵开关单元(2)包括多个模拟开关，各所述模拟开关均与各电容电极一一对应连接。
5.根据权利要求1或2或3所述的基于电容体积层析成像的气液两相流测量系统，其特征在于，所述电容测量单元(3)为电容数字转换芯片。
6.根据权利要求1或2或3所述的基于电容体积层析成像的气液两相流测量系统，其特征在于，所述处理单元(4)通过spi或者串口通信与所述电容测量单元(3)和矩阵开关单元(2)通讯相连。
7.根据权利要求1或2或3所述的基于电容体积层析成像的气液两相流测量系统，其特征在于，还包括温度传感器和压力传感器，安装于待测管路上。
8.一种基于权利要求1-7中任意一项所述的基于电容体积层析成像的气液两相流测量系统的测量方法，其特征在于，包括步骤：
9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，通过第一电容层析成像单元与第三电容层析成像单元得到液体的流速v为：
10.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，通过流速v得到流量qv为：
