电容层析成像系统的电容测量电路

目前流动层析成像技术是公认的是具有前景的多相流参数检测途径，其发展主流之一是电容层析成像技术，其中小电容检测是该技术的关键和难题之一。针对电容层析成像系统，通过讨论比较，从三种小电容测量电路中选择出一种用于电容层析成像（ECT）系统，实验结果表明该电路能够满足使用要求。     

油/气两相流高速电容层析成像可视化系统

利用电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)技术,设计了一套应用于油/气两相流检测的高速实时可视化系统。系统硬件采用基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的全数字化数据采集及处理模块和USB通讯接口,可实现高速数据采集及传输;同时采用基于总变差正则化的图像重建算法重构被测介电分布,该算法具有较好的成像分辨能力和边缘保持性。实验表明,该系统重构图像具有较高分辨率和实时性,同时系统软件功能丰富、界面友好,可以满足实际应用对两相流可视化的要求。     

电容层析成像技术在旋风分离器固体浓度测量中的应用

旋风分离器中的固相浓度分布的在线测量是十分困 难的问题。传统的测量技术通常不能测量浓度的分布,而 少数能够进行分布测量的技术如PIV则受固体浓度的限制。电容层析成像技术是一种自20世纪90年代以来发展起来的非侵入的新型快速浓度场测量技术。它不干扰流场,不受流动中颗粒浓度、加速度、不透明等因素的制约,是一种独特和十分有前途的测量技术。该文采用电容层析技术测量旋风分离器中固相浓度的分布,研究其与入口风速和固体颗粒携带量的关系。     

基于双截面电容层析成像技术的两相流速测量

利用双截面电容层析成像技术,将多相流速测量转化为时延估计问题。为提高流速测量的可靠性和准确性,分析研究了各类时延估计算法及其特点,结合双截面ECT系统对粉煤灰气力输运过程进行实时监测。该过程气固两相流速范围大致是0~14m/s,灰气质量比一般为10/1~40/1;颗粒度大约在2m~2mm。分别采用基于高阶统计量和小波变换的时延估计算法计算内径125mm的水平管道中的固体流速,实验结果证明了该测速方法的有效性。由于两相流信号具有非高斯非平稳特性,基于小波变换的时延估计算法可得到更准确的结果,基于互双谱的时延估计算法得到的流速与其相差1m/s左右。     

基于层析成像软测量的两相流流型识别

基于电容层析成像(ECT)和人工神经网络的软测量方法,实现了两相流流型识别。以油气两相流为例,建立了两相流流型识别的软测量模型。从ECT传感器的输出中提取特征参数作为软测量模型的辅助变量,两相流流型为主导变量,构建二级自组织竞争神经网络,进而实现对两相流流型的在线判别。仿真结果表明,该方法判别精度高、判别速度快。     

基于MOR两相流电容层析成像图像重建

在电容层析成像系统（ECT）的研制中，普遍采用线性反投影法（LBP）进行图像重建，但LBP产生的图像模糊现象难以消除，通过引入基于模型的重建算法（MOR），利用计算机仿真的方法进行图像重建，可很好消除模糊效应，为流型辨识提供有效的途径。     

电容层析成像技术应用于冰水两相测试研究

采用电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)方法研究冰水两相系统中冰在水中的运动和冰锋面的移动等。研究过程中,先采用传统的闭合电极电容层析成像传感器,即电极布置于被测管道某一截面的外侧一周,得到被测截面的冰-水分布,以及冰在水中的运动轨迹。之后,为研究冰锋面的迁移情况,针对测试件的特殊结构设计了新型非闭合电极电容层析成像传感器,即沿容器高度上布置了几组电极,每组电极两两相对。当冰锋面浸没过某一对电极时,该对电极电容值迅速减小,因此采用这种布置方式可以获得冰锋面的运动。采用电容层析成像这种非接触测量方式可以获得冰在水中的移动及冻结情况,为进一步研究冻土中的复杂现象提供新型测试手段。     

基于COMSOL电容层析成像

过程层析成像技术是两相流检测中的一种新型的检测技术,有广泛的适用性.本文采用一种新的方法一COMSOL对电容层析成像研究并仿真.首先介绍电容成像系统的结构和电容传感器的数学模型;其次,用COMSOL对管道横截面建模、划分网格并仿真;最后,分析了不同介电常数和不同介质对成像质量的影响.     

气固喷射器内气固两相流动三维数值模拟

利用拉格朗日和欧拉法相结合的三维数值模拟技术,对收缩型气固喷射器内的气固两相流动进行数值模拟研究.该文的数值模型考虑了气固两相的双向耦合作用以及颗粒碰撞.在他人研究结果的基础上,分析推导出密相气固两相流中固体颗粒运动动能与携带流体的动能之间的新的转换关联式.文中通过对气固喷射器内气固两相流流动的模拟计算,发现驱动气体在喷射器中心会形成一相对“稳定”的射流区域,而固体颗粒也存在积聚区,针对喷射器内存在固体颗粒堆积现象,本文对气固喷射器的结构设计提出了相应的改进措施.     

一种新的电容层析成像电容测量值归一化模型

在电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)图像重建中,测量电容需根据高、低介电常数进行归一化处理.并联模型为常用的归一化模型,其归一化电容值与测量电容值为线性关系.串联归一化模型,其归一化电容值与测量电容值则为非线性关系,与并联归一化模型相比,重建图像有所改善.最新提出的基于电力中心线的混联模型为并联及串联归一化模型的混合,该文针对混联归一化模型提出了确定模型因子的多阈值方法.仿真及实验结果表明.基于多阈值的混联归一化模型,其重建图像质量得到较大提高.     

脉动热管内微尺度两相流的电容层析成像测量

利用电容层析成像方法,实现脉动热管内微尺度两相流的可视化监测及液膜厚度的测量。优化设计的微型传感器也可作为流动管道,具有和测量管道基本相同的传热和流动特性。相比普通电容层析成像传感器,其测量精度和空间分辨率都有一定提高,从而拓宽了电容层析成像技术的应用范围。实验结果表明：不同工作条件下,脉动热管存在塞状流、环状流以及混合流3种不同的流型;液膜厚度测量结果与实际相符,通过其变化趋势可以实现流型的识别。     

多相流电容层析成像系统的仿真研究

ECT技术是多相流检测领域中的新技术,在工业中有广阔的应用前景。基于有限元法,作者开发了ECT仿真软件,利用该软件对ECT系统进行了仿真研究。求出ECT敏感场的数值解,分析了敏感场灵敏度特性,建立了简化的图像重建模型,最后得到重建图像,获得了满意的结果。     

电容层析成象图象重建算法研究

电容层析成象图象重建是一个非线性的不适应定问题,文中问题了已有的图象重建算法,对其局限性进行了深入讨论,强调了神经系统求解算法的优越性,并展望了进一步的研究方向。     

旋风分离器料腿中颗粒流量电容相关测试分析与实验研究

应用电容层析成像技术和相关分析理论，对常温下旋风分离器料腿中固体颗粒浓度、速度和流量进行了测试研究。浓度分布采用单层电容传感器，速度分布采用双层电容传感器得出相关流动信号，利用相关理论分析得出速度和流量。这种测试方法的优点在于不破坏原有实验系统的运行特性，属于非侵入式、在线的快速测试技术，能同时得出固体的断面浓度分布和流量。实验结果与称重计量测试结果吻合良好，说明电容相关技术测量流量的可行性和可靠性。     

图像融合理论在电容层析成像中的应用

针对图像重建问题,介绍了电容层析成像的系统构成及基本原理,多分辨率图像融合方法和融合规则,并对预处理投影Landweber算法和改进的Tikhonov正则算法所仿真的结果进行图像融合。结果表明:融合图像成像精确度明显地提高,去除冗余信息后的图像更接近原型,可应用于现场两相流的实时图像重建。     

电容层析成像系统关键技术

介绍电容层析成像系统中两个关键技术：电容／电压转换电路和图像重建算法。电容／电压转换电路采用激励源幅值可控负反馈法设计，电路具有较好的线性度、稳定性和抗杂散电容干扰能力。图像重建算法采用正则化优化修正算法，实验结果表明，所重建的图像质量和图像重建速率都得到提高。