非闭合电极电容层析成像传感器的敏感场计算及仿真成像研究

本文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，该种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。     

管道厚度对电容层析成像的影响

为了分析管道厚度对电容传感器的作用,定义了径极比(传感器管道内径与外径之比)的概念.通过ANSYS和MAT-LAB相结合的数值计算方式,探讨了8电极ECT传感器在不同径极比下的电容绝对值、电容变化值、电容变化率以及灵敏场的变化规律.随着径极比的增加,传感器电容对管内介质的灵敏度增加,且4种组合形式电极对的电容受管道厚度的影响程度有很大差异.仅采用LBP算法分别在不同径极比下重建层流、核心流和环状流图像.计算发现,高径极比下重建图像误差小,而在低径极比下层流的重建图像精度高于核心流和环状流.     

双阵列式电容传感器的特性研究和参数优化

利用传感器相邻极板之间灵敏场不均匀的特点,建立了一种新型双阵列式电容传感器,并且引入1个新的目标函数来评价灵敏场在某个区域幅值的大小。通过有限元仿真的方式,分析了电极覆盖率、管壁介电常数、管壁厚度对灵敏场分布和目标函数的影响,并进行了优化设计,获得优化结构参数,为灵敏场分布的改善和传感器系统性能的提高提供了必要的理论基础。     

电极个数对厚管壁电容层析成像的影响

在高压浓相气力输送的条件下,对厚管壁电容传感器的成像进行研究。针对粉煤输送的管道内径小、管壁厚、压力高的难点,对电容层析成像传感器和成像算法进行了合理设计。分析了厚管壁下8电极和16电极ECT传感器的灵敏场特性,并得到不同电极对之间的电容值和不同流型下的仿真图像。将8电极传感器应用到输送压力为4.0 MPa的高压煤粉输送实验台上,可以对水平管道内气固两相流进行辨识。通过提高气体输送速度提高输送效率,为高压浓相气力输送技术提供有效的方法。     

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。     

电容成像和电阻成像系统的敏感场电磁特性比较

基于有限元法对电容成像和电阻成像系统中的敏感场电磁特性进行比较,分别推导出电容成像和电阻成像系统中敏感场的数学模型和等价泛函,对两者的电磁特性及相互关系进行有限元法解析,为电容电阻复合成像系统的图像信息融合提供了理论依据。     

电容层析成像硬件系统

提出了一种基于电荷放大原理的应用于电容层析成像的电容测量电路,在一个测量周期中,该电路仅对被测电容进行一次充放电即可完成电容测量.设计了基于此电路的数据采集系统.实验表明,该系统具有采样速度高和线性度高的特点.对12电极系统的数据采集速度达到了600幅/秒,线性度达到0.9991.     

12电极电容层析成像系统的设计

电容层析成像技术(ECT)是基于电容敏感原理的过程层析成像技术(PT).它可进行多相流的相浓度、流型、流量等参数的在线测量,是目前最具发展前景的多相流参数检测方法.本文以12电极电容层析成像系统为研究对象.主要介绍一种基于交流激励型的电容层析成像的C/V转换电路,并分析了该电路的工作原理.该电路能抑制杂散电容的干扰,能...     

新型电容层析成像数据采集系统的研制

电容层析成像技术应用于工业现场时往往存在一些问题.针对这些问题,本文设计了一种新型的电容数据采集系统,初步实验表明测量66个电容的时间为4.2ms,传送一副图像所对应的电容值时间约为2ms.     

电容层析成像中电容检测方法的分析比较

介绍了电容层析成像中常用的电容检测方法电荷转移法、交流法以及差分采样法.分别从电路结构和工作原理等方面分析比较了每种测量方法的优缺点及适用的场合.     

电容层析成象系统中微小电容测量法

电容层析成象技术（ＥＣＴ）是一种最早发展起来的过程成象技术。由于为重建图象所需测量的电容变化量相对于ＥＣＴ传感器的固有电容非常小,总的杂散电容值又远大于待测电容,因此ＥＣＴ对电容检测提出了极为严格地要求。本文介绍了ＥＣＴ系统中最常用的３种微小电容检测电路—充电／放电电路、带反馈补偿的交流测量电路以及自平衡电容测量电路,并指出了它们的优缺点。     

电容层析成像中电容检测方法的分析比较

介绍了电容层析成像中常用的电容检测方法:电荷转移法、交流法以及差分采样法.分别从电路结构和工作原理等方面分析比较了每种测量方法的优缺点及适用的场合.     

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.