内阵列电极电容层析成像

发布时间：2019-10-10 19:19

【摘要】：电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)技术是基于电磁场中静电场敏感原理的比较成熟的一种电学层析成像(Electrical Tomography,ET)技术,具有无辐射、非侵入性、易于实现、相应速度快、成本低、可视化的特点。在工业多相流参数检测领域具有广泛的应用前景。本课题在对电容层析成像中传感器敏感阵列电极的数学模型、等效电路、传感器的优化设计、硬件系统设计、图像重建算法及相关技术进行了深入研究,主要做了以下几个方面的工作:1.在对现有电容层析成像系统中电容传感器测量机理进行深入分析的基础上,通过因素轮换试验设计和均匀试验设计方法,对内阵列电极电容传感器进行了优化设计,并给出优化参数;提出了一种基于旋转电极的内阵列电极电容传感器,并进行了仿真研究与设计。2.对电容层析成像系统中数据采集系统进行了分析与设计。重点分析了C/V转换电路和开关选通电路的特性。电容层析成像系统采用高速串行通信接口USB2.0,以FPGA为数据采集系统的核心处理器。并对FPGA程序进行了模块化设计。3.在总结电容图像重建算法的基础上,对快速迭代收缩阈值算法进行分析。提出了数据项和正则化项都取l1范数的图像重建模型,采用原始-对偶内点算法对其进行求解,并进行了仿真和实验验证。4.利用优化设计的内阵列电极电容传感器,进行了气固两相流相关流型的静态实验、具有弱导电性液固两相流流型的静态实验及均匀混合油水两相流含油率测量实验,实验结果表明,内阵列电极电容传感器能够相应地拓宽其测量范围。
【图文】：

准确测量往往依赖于对流型的了解。流型会影响流于多相流的流型有多种划分方法。相流中，水平管道和垂直管道的流型不同，垂直管两种。在垂直下降管道气液两相流中，主要有以下下降液膜流、块状流、雾式环状流，如图 1-1 所示

垂直上升管道气液两相流流型
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212;TP274.2

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本文编号：2547291