电容层析成像技术在线测量气固流化床空隙率的研究

基于电容层析成像技术，提出了一种在线测量气固流化床空隙率的新方法。建立了相应的12电极电容层析成像气固流化床空隙率测量系统，可同时实现气固 流化床空隙率分布的在线显示和整体空隙率测量。选择加权反投影算法进行图像重建以保证空隙率分布显示的实时性和有效性。采用Tikhonov正则化原理和ART算法相结合的组合型新图像重建算法来实现整体空隙率的测量。Tikhonov正则化原理用于克服图像重建过程中的不适定问题，ART算法用于提高最终重建图像的质量。研究表明以上提出的空隙率测量新方法是有效的。空隙率分布在线测量的速度可达25幅／秒以上，整体空隙率测量的最大误差可小于5％。     

预警系统中的水质评价软件开发

根据国家饮用水标准GB5749—2006、地表水标准GB3838-2002,以饮用水的水源和出厂水的水质为评价对象,建立了水质评价因子表,定义了污染事件以及相关因子的组成事件的相关因子;应用综合污染指数法、水质质量系数法、水质指数测试、有机物污染综合评价值、布朗水质指数法等评价方法,从网络数据库中获取水质参数的记录数据和对应的时间,给出水质状况的评价结果,判断污染事件是否发生;并通过数据挖掘技术,从海量数据中发现关键参数的变化规律,来预测未来水质的变化趋势。水质评价软件以VS2005、SQL2005为开发工具,采用模块化的结构,不仅可以完成水质数据库维护、评价算法测试、样本数据的产生和使用等功能,而且还可以把经验证的水质、平价算法以库函数的形式抽取出来,供其它系统使用。本软件的最大特征是采用反馈机制,用已知的水质样本数据以及操作界面输入的水质状态的实际值,验证水质评价算法的准确性和有效性,便于评价算法的改进和提高。     

电容耦合电阻层析成像并行电阻测量原理研究

传统的电阻层析成像(ERT)系统的电极与被测介质直接接触,容易产生电极极化、电化学腐蚀等问题,近年来出现的电容耦合非接触电导测量技术与ERT技术相结合的电容耦合电阻层析成像系统提出了一种新的非接触测量方法来解决此问题。但是目前该系统的电阻测量原理决定了其测量模式是串行的,成为限制系统数据采集速度的一个重要因素。针对该问题,本文引入了新的测量模型,提出了并行电阻测量原理,实现了数据采集系统,大大提高了系统速度。本文主要研究内容包括:分析了新型传感器的测量模型,提出了新的电阻求解方法;利用有限元法获得了新测量模型下管道内灵敏场分布;研制了相应的12电极样机系统。初步实验测试结果表明,该系统在具有较好测量精度的同时,其数据采集速度可达120帧/s,有效提高了电容耦合电阻层析成像系统的实时性。     

两相流参数测量ERT图像重建算法的研究

基于灵敏度理论建立了电阻层析成像(ERT)图像重建的数学模型，提出了一种将Tikhonov正则化技术和代数重建技术(ART)相结合的组合型ERT图像重建算法，研究表明，该算法较为稳定，能克服测量数据波动对图像重建的影响，同时仿真研究结果表明，与目前常用的灵敏度系数图像重建算法相比，该算法在图像重建质量方面得到了一定的改善。     

气液两相流系统的小波软测量技术

提出了一种基于小波分析技术的气液两相流流型判别软测量模型.气液两相流中简单、易测而且可靠的差压波动信号作为软测量模型中的辅助变量,气液两相流的流型作为模型中的主导变量,利用小波分析技术建立了主导变量和辅助变量之间的数学关系,进而通过测量差压波动信号可以对气液两相流的流型进行判别.实验证明所建立的软测量模型是有效的.     

油水两相流参数测量新方法研究1

基于单相流组合仪表和数据挖掘技术,提出了一种液液两相流参数测量的新方法.单相流组合仪表由文丘里管和椭圆齿轮流量计组成.所采用的数据挖掘技术包括偏最小二乘法(Partial Least Squares,PLS)和最小二乘支持向量机(Least-Squares Support Vector Machine,LS-SVM ).为克服相含率对液液两相流参数测量的影响,基于16电极阵列式电导传感器和数据挖掘技术设计两相流主导相判别器,以提供文丘里管仪表系数的选择依据.实际测量过程中,文丘里管和椭圆齿轮流量计分别获得油水两相流差压和总体积流量,主导相判别器识别两相流中起主导作用的相,然后根据判别结果选择文丘里管仪表系数,最终获得油水两相流的总体积流量、混合密度和总质量流量.研究结果表明,所提出的油水两相流测量新方法是有效的,总体积流量、混合密度和总质量流量的最大测量误差分别小于1.0%、4.6%和4.5%.     

航空发动机回油管路油气两相空隙率测量及 温度补偿方法的研究

航空发动机回油管路处于润滑油和空气两相混合流动状态,实现管路中油气两相空隙率的测量对深入了解回油管路工作特性,进行管路流动分析及设计具有重要的意义。本文根据回油管路的运行状态,设计了适用于高温工况的8电极电容层析成像(electrical capacitance tomography, ECT)传感器;利用采集的阵列电容信号,建立了基于主成分回归(principle component regression, PCR)的空隙率测量模型;并针对回油管路温度变化范围大所引起的测量误差,提出了一种基于满管电容标定值的空隙率测量温度补偿方法,并进行了实验研究,结果表明,本文所提出的空隙率测量模型及温度补偿方法是有效的,在20℃～180℃温度变化范围内,空隙率测量的绝对误差均在10%以内。     

适用于油基钻井液的随钻电阻率成像测井方法

油基钻井液会阻断直流电流通路从而使常规的随钻电阻率测井方法失效,为解决该问题,基于电容耦合非接触电导检测技术,提出了可用于油基钻井液的随钻电阻率成像测井方法。综述了随钻电阻率测量的主要方法,介绍了电容耦合非接触电导检测技术的原理与特点。将电容耦合和电感耦合相结合,建立了油基钻井液条件下的方位测井模拟模型,并利用该模型进行了多种工况下的测井模拟试验,分析了周向位置与电流幅值、电极周向位置与电流相位的关系及钮扣电极成像原理,模拟结果表明,钮扣电极具有方位探测能力,所提出的测井方法具有可行性。设计了地面模拟测井系统,进行了方位测井室内试验,发现该测井系统能够实现地层成像和测量地层倾角,试验结果与实际地层倾角的相对误差仅为4.7%。研究认为,提出的随钻电阻率成像测井方法可以在油基钻井液条件下进行随钻侧向电阻率测量,并且使测得的电阻率成像,从而得到较为可靠的测井结果。      

高介电常数介质对电容层析成像传感器灵敏场影响的研究

以有限元仿真实验为基础,通过高介电常数介质在ECT传感器内不同分布时灵敏场的比较研究,结果表明,传感器内部各处灵敏度变化不仅与管内高介电常数介质的大小和分布有关,还与该点在灵敏场中所处的位置有关.总结一般规律为高介电常数介质所在的区域以及附近的区域灵敏度变化最大;越靠近电极附近的区域灵敏度的变化越大;高介电常数介质对灵敏场的影响在传感器内部呈马鞍形分布.     

基于ERT传感器和数据挖掘技术的空气水两相流空隙率测量(英文)

Based on an electrical resistance tomography(ERT) sensor and the data mining technology,a new voidage measurement method is proposed for air-water two-phase flow.The data mining technology used in this work is a least squares support vector machine(LS-SVM) algorithm together with the feature extraction method,and three feature extraction methods are tested:principal component analysis(PCA),partial least squares(PLS) and independent component analysis(ICA).In the practical voidage measurement process,the flow pattern is firstly identified directly from the conductance values obtained by the ERT sensor.Then,the appropriate voidage measurement model is selected according to the flow pattern identification result.Finally,the voidage is calculated.Experimental results show that the proposed method can measure the voidage effectively,and the measurement accuracy and speed are satisfactory.Compared with the conventional voidage measurement methods based on ERT,the proposed method doesn’t need any image reconstruction process,so it has the advantage of good real-time performance.Due to the introduction of flow pattern identification,the influence of flow pattern on the voidage measurement is overcome.Besides,it is demonstrated that the LS-SVM method with PLS feature extraction presents the best measurement performance among the tested methods.