1.一种多分区多探测点组合光纤传感器,其特征在于,其包括外壳、绝缘杆、固定支架、光纤探针阵列模块、近红外吸收式多分区多探测点光纤测量模块和电路控制系统终端,所述绝缘杆上部固定有所述固定支架,所述固定支架外侧支撑固定有所述外壳,所述光纤探针阵列模块固定在所述绝缘杆的中部且位于所述固定支架的下游,所述近红外吸收式多分区多探测点光纤测量模块固定在所述绝缘杆的下方且位于所述外壳的下部,所述光纤探针阵列模块设有若干光纤探针,所述光纤探针布置在所述绝缘杆与所述外壳之间的环形区域内,且其末端测量点均位于同一轴截面;所述绝缘杆与外壳之间的该轴截面沿水平x轴方向划分为等间距的n个第一区域,沿竖直y轴方向划分为等间距的m个第二区域;除所述第一区域的分割线上距离所述轴截面水平x轴等间距的上下两侧所述第一区域和第二区域的分隔线交叉点上仅有一侧设置有所述光纤探针外,所述第一区域和第二区域的分隔线交叉点上均设有所述光纤探针;
所述近红外吸收式多分区多探测点光纤测量模块设有若干组近红外吸收式光纤传感器,所述近红外吸收式光纤传感器分布在所述外壳内壁上且均匀周向分布在同一轴向截面上;所述近红外吸收式光纤传感器包括近红外发射装置和近红外接收装置,所述近红外发射装置和近红外接收装置均与所述外壳内壁通过螺纹密封连接且在水平x轴方向上或在竖直y轴方向上相对布置,相邻所述近红外吸收式光纤传感器的所述近红外发射装置和近红外接收装置的安装位置在所述外壳内壁上进行对调;
所述电路控制系统终端包括多路程控开关、光纤探针阵列模块电路、近红外吸收式多分区多探测点光纤测量模块电路、定时器模块、可视化模块、电源模块、存储模块和主控制器模块,所述光纤探针阵列模块电路包括探针阵列光发射模块、探针阵列光接收模块、探针阵列信号处理模块和AD数据采集模块;所述探针阵列光发射模块包括探针驱动电路、红外光源和传输光纤,所述探针驱动电路为所述红外光源提供驱动电能并使其发光,所述传输光纤传输出射光;所述探针阵列光接收模块包括出射光纤和探针光电转化电路,所述出射光纤传输经所述光纤探针返回的光线;所述AD数据采集模块采集探针数据;所述近红外吸收式多分区多探测点光纤测量模块电路包括近红外吸收式光纤阵列传感器光发射模块、近红外吸收式光纤阵列传感器光接收模块、近红外吸收式光纤阵列传感器信号处理模块和近红外吸收式光纤AD数据采集模块,所述近红外吸收式光纤阵列传感器光发射模块驱动电能转化为出射光线,近红外吸收式光纤阵列传感器光接收模块为探测器将返回光能转化为反映持气率信息的电压信号,所述近红外吸收式光纤AD数据采集模块采集近红外吸收式光纤传感器数据;所述近红外吸收式光纤阵列传感器光发射模块包括光纤驱动电路和近红外光源,所述近红外吸收式光纤阵列传感器光接收模块包括近红外接收探头和光纤光电转化电路;所述探针阵列信号处理模块和近红外吸收式光纤阵列传感器信号处理模块均包括差分及功率放大电路和模数转化电路,并输出反映持气率信息的电压信号。
2.根据权利要求1所述的多分区多探测点组合光纤传感器,其特征在于,所述多路程控开关分别连接光纤探针阵列模块和近红外吸收式多分区多探测点光纤测量模块,所述定时器模块进行智能调控,所述可视化模块提供可视化操作终端,所述电源模块进行供电,所述存储模块对输出电压信号进行本地存储,所述主控制器模块进行数据采集和数据处理,并依据所述光纤探针阵列模块、近红外吸收式多分区多探测点光纤测量模块获取的电压信号进一步获取截面持气率信息及截面气相分布信息。
3.根据权利要求1所述的多分区多探测点组合光纤传感器,其特征在于,所述近红外吸收式光纤传感器在水平x轴方向上设置有q组且任意两组间距相等,在竖直y轴方向上设置有q组且任意两组间距相等;每组所述近红外吸收式光纤传感器设有1个所述近红外发射装置和1个所述近红外接收装置。
4.根据权利要求1所述的多分区多探测点组合光纤传感器,其特征在于,所述光纤探针起于所述绝缘杆上游的一点并发散至所述绝缘杆中部的某一轴截面上;所有所述近红外吸收式光纤传感器的所述近红外发射装置和近红外接收装置连线总体呈网格线且沿周向交错方式排布。
5.根据权利要求1所述的多分区多探测点组合光纤传感器,其特征在于,所述近红外发射装置在光源前方加载透镜进行聚光,所述近红外接收装置接收端适当外扩以更好接收光线。
6.一种利用权利要求1至5之一所述的多分区多探测点组合光纤传感器的气相分布测量方法,其特征在于,其包括以下步骤:
S1、基于近红外吸收式多分区多探测点光纤测量模块输出电压信号,结合气相浓度测量模型进行多分区持气率测量;
S2、基于光纤探针阵列模块输出电压信号,基于阈值法,获取探针测量点持气率信息;
S3、基于近红外吸收式多分区多探测点光纤测量模块多分区持气率、光纤探针阵列模块多测量点持气率,同时结合深度信念网络获取截面持气率信息;
S4、将环形区域截面光纤探针测量点进行插值,增加至M个,插值增加的测量点设为插值测量点,插值测量点信息依据多分区持气率及多实际测量点持气率,借助插值测量点数据估计规则进行估计,并根据插值测量点矫正规则进行插值测量点信息矫正,确定最终插值测量点信息;
S5、对光纤探测点进行插值成像,所述光纤测量点包括插值点和实际测量点。
7.根据权利要求6所述的气相分布测量方法,其特征在于,所述步骤S4中的所述插值测量点数据估计规则为依据靠近插值测量点距离最近的实际测量点,借助多近邻插值规则获取插值测量点的电压信号Zi:Zi=α1Z1+α2Z2+α3Z3+α4Z4 (1)
其中,Z1,Z2,Z3,Z4分别表示实际测量点的电压信号,空白区域取0;α1,α2,α3,α4分别表示对应于Z1,Z2,Z3,Z4的权重系数且依据多分区持气率获取;
所述插值测量点矫正规则为已知经过插值测量点a的x轴方向的横向持气率为h1,y轴方向的纵向持气率为z1,经过插值测量点a的x轴方向光纤探针插值测量点总数为ICh1,实际测量点总数为MCh1;经过插值测量点a的y轴方向光纤探针插值测量点总数为ICz1,实际测量点总数MCz1,则插值测量点信息和实际测量点信息满足:其中, 均表示检测点气相监测函数,若检测点处为气相返回1,
检测点处为液相返回0。
8.根据权利要求6所述的气相分布测量方法,其特征在于,所述步骤S2中光纤探针阵列模块的响应信号由流体介质确定,若光纤探针检测到气相介质,则输出高电平电压信号;若光纤探针检测到液相介质,则输出低电平电压信号。