电容层析成像(ECT)系统阵列传感器的访真研究

电容层析成像是监测两相流动的一种新技术.它可重建两相流在其流经管道横截面上的相分布图像,而重建图像的先决条件是需获得成像系统的灵敏场分布.研究表明,电容传感器的结构参数对电容敏感场灵敏度的分布有重要影响,进而影响着重建图像的质量,因此电容传感器结构参数的优化设计是极其必要的.介绍了ECT阵列传感器的结构参数仿真试验,并据此对电容层析成像系统阵列传感器进行了优化设计.     

网格划分对ECT系统仿真数据的影响

电容层析成像系统中的先验数据是图像重建、传感器设计所需的重要数据,也是电容层析成像系统分析的关键。文章利用ANSYS软件对电容层析成像系统进行有限元求解,获取了满管、空管和中心流在网格发生变化的仿真电容值数据,并对仿真数据进行分析,为灵敏场计算及图像重建提供了一种更为准确的先验数据。     

网格划分对ECT系统仿真数据的影响

电容层析成像系统中的先验数据是图像重建、传感器设计所需的重要数据,也是电容层析成像系统分析的关键。文章利用ANSYS软件对电容层析成像系统进行有限元求解,获取了满管、空管和中心流在网格发生变化的仿真电容值数据,并对仿真数据进行分析,为灵敏场计算及图像重建提供了一种更为准确的先验数据。     

电容层析成像系统中电容敏感场的建模与仿真

对电容传感器进行了数学描述,建立了电容敏感场分布的数学模型及其有限元模型,编制出电容敏感场分布有限元仿真软件,得到了电容敏感场分布结果并应用于电容层析成像系统样机之中.采用电荷法计算极板上电荷和极板间电容,具有运算简单速度快的优点,能显著提高电容层析成像系统的实时性.实验证明:本文建立的电容敏感场分布符合实际,在实际应用中获得了良好效果.     

基于混合模型电容层析成像系统敏感矩阵建立

电容层析成像系统的敏感场是一个非线性场,敏感场的分布数据作为图像重建所需的先验数据必须通过理论计算得到,对于同一套电容测量值,不同的归一化模型对重建图像的质量影响有明显的差异,为了提高重构图像质量,对归一化模型进行研究是十分有必要的.采取有限元法建立了传感器敏感场的数学模型,给出了8电极敏感场的分布,提出了一种新的基于正灵敏度归一化混合模型来提高图像的质量,并将此模型与传统的并联模型和串联模型进行了归一化电容值的比较,采用了Landweber迭代算法进行图像重建,给出了基于三种模型评价图像质量的迭代比较.仿真结果表明:验证了建立的有限元模型的正确性,采用基于正灵敏度归一化混合模型,可以获得比较均匀的灵敏场分布且符合实际,重建图像具有较高的精确度.     

基于ANSYS电容层析成像结构参数分析与优化

电容层析成像技术(ECT)是一种基于电容传感器机理的过程成像技术,以12电极电容阵列传感器ECT系统为背景,介绍了敏感场的计算方法,借助大型ANSYS有限元分析工具,建立电容传感器结构模型,并得到电极间敏感场的分布,为了避免粒子在全局附近振荡和粒子陷入局部最优,提出了改进PSO与改进混沌搜索策略的混合新算法.以敏感场整体灵敏度大小系统性能为目标,优化了电容传感器结构,寻找到的传感器最优结构参数.为电容层析成像系统图像重建提供了新思路.     

电容层析成像系统中电容敏感场的建模与仿真

对电容传感器进行了数学描述，建立了电容敏感场分布的数学模型及其有限元模型，编制出电容敏感场分布有限元仿真软件．得到了电容敏感场分布结果并应用于电容层析成像系统样机之中．采用电荷法计算极板上电荷和极板问电容，具有运算简单速度快的优点．能显著提高电容层析成像系统的实时性．实验证明：本文建立的电容敏感场分布符合实际，在实际应用中获得了良好效果．     

电容层析成像系统传感器场域剖分及参数优化

分析电容层析成像系统的组成结构和电容传感器的数学模型,采用有限元法对传感器的敏感场进行仿真,并根据敏感场的分布特点,提出一种将三角形剖分与四边形剖分相结合的方法,完成了敏感场的割分以及数值计算.在综合考虑敏感场分布的均匀性、传感器的灵敏程度以及测量电路的量程范围要求等性能指标的条件下,确定了传感器的优化设计函数.采用正...     

电容层析成像系统的图像重建

电容层析成像技术是20世纪80年代中后期形成和发展起来的过程层析成像技术。由于电容传感器具有“软场”特性，并且数据采集系统所获得的投影数据有限，因此图像重建精度的提高成为电容层析成像技术研究的一个难点，为解决这一问题，研究了电容层析成像系统的构成和数学模型，阐述了ECT系统的图像重建算法的发展现状及改进方法。     

电容层析成像RBF神经网络图像重建算法的改进

RBF神经网络图像重建算法在电容层析成像系统中应用广泛,它较好地克服了ECT系统的软场特性、强非线性和不适定性,其成像时间和成像精确度比其他算法都有很多改善.本文从有限元场域剖分、数据归一化和神经网络输入层角度对该算法进行了相关改进.仿真实验结果证明,改进后的算法有着更好的成像时间和成像精确度.     

两相流离散相浓度软测量新方法研究

提出了一种两相流离散相浓度软测量的新方法,该方法以12电极电容传感器为信息获取手段,应用神经网络技术进行信息处理以获得离散相浓度．利用电极间的对称性,将网络结构进行了化简．实验结果表明,浓度测量最大误差小于5％．     

不受分布电容影响的ECT检测系统

目前流动层析成像技术是公认的最具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.被测小电容经过C/V变换电路后转换成的高频信号与另一路严格同频同相的信号进行同步检波而得到被测信号,因此硬件装置中移相电路的输出必须精确地与检测信号达到同步.但是在ECT系统中，存在大量的分布电容，不同的分布电容又产生不同的相位，所以这些分布电容对检测系统有很大的影响.介绍了一种不受分布电容影响的电容检测系统，该系统应用相干技术来消除分布电容的影响，从而提高了ECT检测系统的准确性.     

基于超声层析成像技术的气/液两相流检测仿真

为了检测过程工业领域中气/液两相流的流动状态及组分分布,利用超声层析成像技术对气/液两相流进行仿真研究.考虑到传感器数量对图像重建质量影响较大,首先,对传感器数量进行了对比研究,传感器数量越多,图像重建质量越优;其次,利用线性反投影算法对不同流型进行了图像重建;然后,进一步引入自适应阈值滤波算法对原始重建结果进行二值化处理;最后,计算了阈值处理后的二值化图像与标准图像的相关系数.结果表明:线性反投影算法能有效对各种流型进行图像重建,而自适应阈值滤波算法能显著提高成像质量.     

使用锁相环消除ECT系统的附加相移误差

在两相流电容层析成像(ECT)系统中，被测小电容经过C／V变换电路后转换成的高频信号与另一路严格同频同相的信号进行同步检波而得到被测信号，因此硬件装置中移相电路的输出必须精确地与检测信号达到同步，提出的锁相环电路能够很好地解决这一问题．     

沙尘天气模拟系统混合段长度计算

应用气固两相流理论计算了沙尘天气模拟系统颗粒自由悬浮速度和混合段长度,利用FLUENT对该系统气固两相流场进行了数值模拟,其中连续相、颗粒相分别采用k-ε湍流模型和离散相模型,相问作用采用随机跟踪模型.结果表明,连续相流场分布规律与理论设计吻合较好,颗粒相浓度场分布可达到试验设计要求.     

Numerical simulation of dense particle-gas two-phase flow using the minimal potential energy principle

A simulation method of dense particle-gas two-phase flow has been developed. The binding force is introduced to present the impact of particle clustering and its expression is deduced according to the principle of minimal potential energy. The cluster collision, break-up and coalescence models are proposed based on the assumption that the particle cluster are treated as one discrete phase. These models are used to numerically study the two-phase flow field in a circulating fluidized bed （CFB）. Detailed results of the cluster structure, cluster size, particle volume fraction, gas velocity, and particle velocity are obtained. The correlation between the simulation results and experimental data justifies that these models and algorithm are reasonable, and can be used to efficiently study the dense particle-gas two-phase flow.     

基于小波包和支持向量机的ERT系统流型识别

两相流体具有复杂的流动特性,流型的准确识别是两相流参数准确测量的基础,是两相流研究的重点内容之一.本文首先采用小波包分析方法对ERT系统中的测量数据进行特征提取,然后将提取的特征数据输入支持向量机多类分类模型,对两相流的4种流型进行识别.仿真实验证明小波包分析和支持向量机的结合是两相流流型识别领域的一种有效方法.     

提高光栅盘测角系统细分精度的方法研究

在基于莫尔条纹原理的光栅盘测角系统中,传统的正切细分方法需要两路正交的信号。经计算推导发现,在利用传统的正切细分方法时两路信号偏离正交态越远,细分误差越大。为了提高系统的细分精度,本文提出了一种能有效适应正交误差的算法。为了验证算法的有效性,设计了一种光栅盘测角的实验系统。经该系统实验验证,该算法在两路信号偏离正交态时仍能保持较高的细分精度。     

DDAG支持向量机在ERT系统流型识别中的应用

针对两相流体流动特性复杂、流型识别准确率低等问题,提出一种能够提高两相流流型识别率的方法。首先采用小波包分析对ERT系统测量的压差波动信号进行特征提取;然后通过计算类间不可分离程度为每个节点选取最易分的两类构造DDAG支持向量机多类分模型;最后将特征数据输入分类模型进行流型识别。通过实验对比,四种流型识别的准确率要明显高于其它常用方法的流型识别。结果表明,小波包分析和DDAG支持向量机多类分类算法较大提高了油/水两相流流型识别的精度,是一种有效的流型识别方法。