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气固两相流的流动参数主要包括固体颗粒的流速、浓度、质量流量等，其中相浓度是反映气固两相流流动状况的一个重要参数，通过对输送管道内固相浓度进行在线检测，以达到生产计量或过程控制之目的，对工业生产过程意义重大，对生产过程高度自动化和节能显得至关重要。 本论文的研究工作针对高炉喷吹煤粉系统，采用基于电容传感技术的电容式相浓度传感器，研究了电容式相浓度传感器的优化设计及应用。主要完成了以下工作: (1)研究和学习了对两相流、相浓度的基本概念，总结了两相流相浓度测量的原理，确定采用电容法来检测相浓度。 (2)针对电容传感器内部的检测静电场较为复杂以及设计参数较多的特点，采用了三维静电场有限元分析与正交试验相结合的设计方法，对电容式相浓度传感器的结构进行优化设计，确立了传感器检测场均匀性误差和传感器相对灵敏度相结合的优化指标，即在满足电容传感器灵敏度要求的基础上，使均匀性误差达到最小。 (3)分析比较螺旋极板、直极板及复合极板等电容传感器的特点，通过比较不同旋转检测场的均匀性误差参数，得出180°对大多数极板尺寸的传感器是比较理想的。 (4)结合对不同管道半径，不同优化水平组合的大量正交优化设计实验，分析影响均匀性误差的因素，得到了针对不同管径的传感器优化结构。通过结构优化的传感器能够同时满足尺寸小与均匀性误差小的测量要求。 (5)编制可以对直极板传感器、螺旋传感器、复合极板传感器等电容传感器进行优化设计的软件包。 (6)在实验室条件下，对螺旋形状表面板电容式相浓度传感器的理论优化结构进行了实验验证，静态实验结果与理论计算结果相符。