电容层析成像在高压浓相煤粉气力输送中的应用

在输送压力可达4.0 MPa、固气比达740 kg/m^3的高压浓相煤粉气力输送实验台上,用电容层析成像技术对10 mm内径的水平管道进行气/固两相流流型的辨识。研制了适用于高压力下的8电极厚管壁小口径电容层析成像传感器,管壁厚度达5 mm。为了消除厚管壁对电容传感器灵敏度的影响,采用精度较高的交流法电容检测电路,激励信号峰值提高到30 VP-P并对C/V转换放大器做滤波处理以提高信号的信噪比。将USB通信方式引入到ECT与计算机的数据传输中,解决ECT数据传输速度问题。比较LBP算法、Landweber迭代算法和神经网络算法在厚管壁ECT图像重建中的效果,发现神经网络算法受流型的影响很小,具有最优的重建图像质量。     

电容层析成像技术在气固两相流检测中的应用

电容层析成像是一种对绝缘介质内部状态实现可视化的技术.文中介绍了一种应用于气固高压密相输送的小口径电容层析成像系统.电容传感器采用8电极结构,内径为10 mm,管道内压力达2 MPa.基于交流法的电容检测电路可以实现高分辨率测量,交流和直流两级增益可调可以实现宽范围电容检测.系统的成像速度达100帧/s.     

非闭合电极电容层析成像传感器在冻土测试中的应用

为了实现电容层析成像技术对冻土冻结冰峰面的在线、非侵入测试,研制出了满足冻土测试要求的非闭合电极电容层析成像传感器,并对该种传感器的电容分布特性进行了实测;确定出了适合冻土测试的的高、低介电常数的标定物质;搭建了冻土一维冻结实验系统.对含水量8%的湿土样冻结过程的冰峰面迁移进行了电容层析成像测试,并利用IMNSNOF图像重建算法重建出了冻结过程各时刻的冻结截面物质分布图像,由图像可确定出冻土中已冻土、未冻区以及冰峰面的位置.电容层析成像测试结果与温度测试结果相吻合.     

电容层析成像系统中径向电极的研究

由于电容层析成像系统中电容测量非常困难,常采用在相邻电极间嵌入径向电极的方法来改善电容敏感场的分布.文中对8电极电容层析成像系统进行了具体的仿真实验和理论分析,并对径向电极及其嵌入尺寸对电容传感器的电容值及敏感场分布的影响进行了研究,根据各项参数对电容传感器性能的影响以及传感器结构参数的优化目标函数,确定了径向电极的最优嵌入尺寸.实验结果表明:采用径向电极最优嵌入尺寸的电容层析成像系统,能够缩小测量电容值的动态变化范围,降低数据采集电路的设计难度,同时还能够提高电容响应的灵敏度,改善电容传感器敏感场的分布,提高电容层析成像系统的性能.     

油气润滑测试系统的ECT传感器优化设计

建立油气润滑测试系统中的电容层析成像技术(ECT)传感器模型,运用COMSOL软件,以环状流为典型流型,获取电容值和灵敏度场信息。以重建图形质量综合评分(OS)最优为目标,Design-Expert软件为平台,对电容传感器结构参数进行正交实验设计与优化。结果表明,单因素对OS值影响的由强到弱的顺序为绝缘管壁厚度归一值、极板张角、屏蔽层与绝缘管道的间距归一值;采用优化后结构参数的传感器,重建图像质量得到了较大的提高,表明Design-Expert软件可高效、准确地对ECT传感器结构参数进行设计和参数优化,为同类研究提供了参考。     

介电常数分布对电容层析成像传感器灵敏度的影响

电容层析成像技术（ECT）近年来发展迅速。ECT传感器属“软场”传感器，其灵敏度分布受被成像介电常数分布的影响。由于“软场”特性的复杂性，图像重建时常忽略其影响，其结果是重建图像中有较大的“软场”误差。为获得高质量的图像重建，必须研究ECT传感器的软场特性。本文通过典型介电常数分布下灵敏度分布的计算与比较，分析了ECT传感器的“软场”特性，给出了介电常数分布对灵敏度分布影响的主要规律。     

微型电容层析成像传感器的设计及应用

本文提出一种电容层析成像微型传感器,实现脉动热管内两相流的可视化监测及液膜厚度的测量.该传感器也作为流动管道,具有和测量管道基本相同的传热和流动特性.同时,建立基于图像灰度的液膜厚度测量方法,并采用最大类间方差法对重建图像进行处理.实验结果表明：可视化监测图像与实际相符,液膜厚度测量结果与Nusselt理论计算结果吻合较好.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.     

多相流层析成像传感器的研究

本文在介绍了多相流动参数常见的测量方法及特点后,分析了影响电容层析成像系统性能的因素,提出了采用浮置电极阵列电容的成像传感器。分析表明这种设计的传感器可产生较为均匀的灵敏度分布和较大的等效电容值。     

循环流化床上ECT传感器灵敏场的有限元分析

电容层析成像传感器的敏感场受多相流介质分布的影响,软场特性给图像重建带来很大困难,为了提高重建图像质量,对敏感场分布进行分析是非常必要的.该文以12电极方形电容传感器为基础,对电容层析成像技术应用于循环流化床研究做了简单阐述,着重研究了用有限元法对方形电容传感器敏感场分布的计算机仿真,讨论了负敏感场的处理方法.     

非闭合电极电容传感器在电容层析成像中的应用

提出了一种新型的非闭合电极电容传感器，以满足利用电容层析成像技术来测试冻土中水分迁移、物质组成及其动态变化特性的要求，对该电容传感器的敏感场进行了计算，并对其进行了成像仿真研究。结果表明：该电容传感器可以实现测试区域内不同形状物体的测量及图像重建，其中Landweber成像算法对该传感器成像质量最好，从而为利用电容层析成像技术来进行冻土测试提供了实验基础。