WMS 系统全名 Wire-mesh sensors System。 WMS 系统的工作原理是属于流动成像技术的一种。数据采集传感器是由两套线电极组成。它们通过互相垂直的排列方式将被测容器或管道的横截面分成矩阵状的测量点（如下图）。

测量时发射电极被依次激活，而所有的采集电极全部处于接收状态，并行采集测量信息。在这样一种工作方式下，测量每一个测量点的电学性质（电导率或电容率）。基于这个工作方式，我们可以得到瞬时状态下一个横截面的流体分布。经过后期的软件处理，我们可以得到流过这个截面随时间变化的三维模型，如下图。

WMS 的数据是由有时序的数字代码组成的。这些数字代码是网格中每个点的电导率的值。数据处理的第一步是将绝对的或者相对的电导率的值转化成流体中相应的相。我们通过分析数据可以得到测量平面内的电导率和相含率的分布情况，这些数据会被保存记录的时间，从而形成时间序列。这样我们就得到了一个“三维数据”。从气- 水两相流的数据中，我们可以计算出轴向和纵向的气含率分布。并且可以通过横截面的气含率分布计算出整体的气含率分布。我们有特别的算法，可以分析气泡的尺寸。并且，特别的是我们有一套“填充算法”，可以计算出单个气泡的体积、尺寸和相应的等效气泡直径。我们可以在很近的位置放置两只电导率传感器，这样我们可以分析两只传感器测量的数据进行相干分析，并且得到气相的速度。

测量网格传感器根据原理的不同分为两种：电容网格传感器和电导网格传感器。顾名思义，是分别测量流体中各个位置电容率和电导率的分布。

WMS 系统是首次将传统电导传感器升级后用于液体流场测量。他能够在线测量横截面上电导率的分布情况。这种类型的传感器非常适合含有混合物的导电相，比如水和蒸汽。

电导率传感器本质上是，网状的金属丝或金属棒一部分作为发射电极，而与之垂直的另一部分作为接收电极。发射电极和接收电极之间有几毫米的空隙，这些空隙便作为测量点。为达到这一目的，控制发射电极的电势高于环境电势（流体和金属管道材料的接地电势），就可在每个平行的接收电极测量到不同的电流。为了消除直流偏移并且保护电极不被电化学势影响，WMS 系统使用了双极脉冲发射的方式。接收电极同时测量双极性脉冲的信号差。接收到的微小电流信号转换成电压，并通过跨阻抗放大电路放大。最终通过快速信号转换电路转换成数字信号，传输至PC 端。输入端、电缆和输出端都采用了特别的技术，以便在高测量频率的情况下实现最小的电极串扰。流体电导率测量的动态范围在0.1μS/cm（蒸馏水）到1000μS/cm（自来水）之间。两相流，像气- 水或油- 水两相电导差距很大的两相流可被直接测量。单相流需要使用电导示踪剂，如NaCl，来标记流体。其中，管道模块中的构建原理如下图。

WMS 系统的测量传感器有很高的采样率和空间分辨率（高至2mm）。这种传感器的应用范围很广，我们主要测量领域是基本的气- 水两相流测量和核电站中相关热工水力部件的蒸汽- 水两相流测量。这些实验主要用在分析事故原因和多相流热工水力模拟的数据验证，如CFX，fluent。举个例子，WMS 系统在HZDR 实验室仪器仪表部门的热工水力实验设施TOPFLOW 中使用。WMS 系统被用于其内部水平和竖直管道的流场测量，获取流场映射。通过评测其广义模型中的速度和气含量曲线，在给定的几何和热力学边界等条件下，研究气- 液两相流的运动行为。

WMS 系统搭配电导率传感器主要是用在化工领域伴随混合物质的研究、核反应堆模型的研究、管道气蚀和压力冲击的研究和土壤中水分传输的研究。

电导传感器的应用对象有一个小限制，必须至少有一相的电导率K>0.5 μS/cm。电容传感器就不受这个限制，从而把WMS 系统应用范围扩展到了不导电流体的测量领域，如化学工程和石油天然气领域内，油、天然气和一些有机液体的测量。

电容传感器已经成功用于两相流的分析。电容传感器延续了电导传感器的主要原理。一部分电极用作发送，另一部分用作接收。测量过程中，发射电极按照顺序被激活，而其他电极被保持在地电位。每次发射电极被激活，相应的接收电极采集相关的信息并保存。但是和电导传感器不同的是，电容传感器使用的是交流电激励，相应的接收电极也配有一个对应的解调器。

不同的有机液体介电常数的参考比差别比较大，如气- 水的相对介电常数(εr) 在1（气）到80（水）之间，最大的偏差在10%。WMS 系统最低的采集到的噪声干扰在0.27 % 或 0.9 fF。这样保证了良好的线性度、精度和可重复性。通过WMS 系统的电容传感器，对于介电常数的分辨率可以达到1（Δεr = 1）。这意味着，打比方，我们可以区分气- 油两相流(εr = 2)，从而得到气和油的分布情况。下图展示了一个测量范例，水- 硅油- 空气流体的测量。WMS 系统电容传感器的高分辨精度使得WMS 系统成为石油化工领域中有价值的新工具。

使用WMS 系统测量三相流，如油- 气- 水三相流测量从原理上说是可以实现的，相关软件我们正在研发中。下图中就是一个已经成功的测量范例。电容传感器可捕捉介电常数在2（油）至80（水）范围内，每种物质的分布情况。

说明：以上参数为基本常规参数。由于传感器的特殊性质，需要按照不同的使用环境和测量对象进行定制。需要使用用户提前告知相关信息，再由德国工程师进行设计定制。