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％。     

采用二阶导数阵作为正则化的电容成像图像重建算法

Tikhonov正则化方法是解决病态逆问题的常用方法,正则化项的引入能改善问题的病态性。利用Laplace算子对正则化项中所包含的图像信息进行锐化处理,可提高电容成像图像重建的质量。仿真结果表明,相对于标准形式的Tikhonov正则化方法,采用正则算子为二阶导数算子的正则化方法图像重建结果边缘及轮廓清晰,对于各种设定流型均具有良好的适应能力,且图像重建结果对初始设定解不敏感,图像重建结果质量更高。     

基于ECT和蚂蚁算法的油气两相流空隙率在线测量

基于电容层析成像系统（ECT）和蚂蚁算法,提出了一种油气两相流空隙率在线测量的新方法。该方法利用电容层析成像系统12电极电容传感器所获取的66个测量电容信息,首先根据电容层析成像系统所获取的流型辨识结果确定对应流型下的实际空隙率测量模型参数f和b,然后利用蚂蚁算法的信息素信息,找到当前测量状态下对空隙率起主要作用的组合电容集合和相应的权重系数,从而实现空隙率测量。与流型相对应的空隙率测量线性模型参数f和b基于先验数据通过最小二乘方法确定。油气两相流的实验结果表明,该方法对空隙率的在线测量是有效的,避免了复杂的图像重建计算,实时性能佳,测量时间小于0.08 s。在几种典型流型下,提出的空隙率测量方法与常用的快关阀方法相比最大测量偏差小于5.5%。     

利用电容层析成像技术快速测量油气两相流空隙率的研究

基于12电极阵列式电容传感器电容测量信息,提出了一种油气两相流空隙率测量的新方法.该方法在实际测量过程中,首先对当前流型进行辨识,然后应用相应的空隙率测量模型计算空隙率.空隙率测量模型本质上是不同流型下对空隙率测量敏感的多个测量电容的最佳组合,该组合采用改进的遗传算法并辅以偏最小二乘获得,而流型辨识的结果则是采用电容层析成像技术结合模糊模式识别技术获得.实验结果表明,提出的空隙率测量新方法是有效的,测量精度满足工业应用的要求.     

气液两相流流型识别新方法研究

基于电容层析成像技术(ECT),提出一种快速在线气液两相流流型识别新方法。实验表明,该方法简便易行,对于层状流、环状流、核心流以及塞状流均具有较高的识别准确率,可以满足工业在线运行需要。     

应用于低温流体两相流测量的修正电容层析成像线性反演算法

针对低温流体液、气两相的介电特性,通过向传统的电容-介电分布函数关系的线性近似方程中引入修正偏量,得到了修正的电容层析成像线性反演算法。以8电极电容层析成像传感器作为几何模型,对液氧-氧气管内两相流进行了模拟,对比了4种不同流型下原始线性算法、修正的线性算法及以全变分1范数正则化为代表的非线性算法的反演结果。采用相关性系数及图像误差定量衡量了反演结果的质量,结果表明,修正线性反演算法显著提升了反演结果的质量,全变分1范数正则化的求解耗时是修正线性算法的10倍以上。当赋以3%测量噪声时,非线性算法表现出对噪声极强的敏感性,修正线性算法具备更好的抗噪能力和反演结果准确性。     

应用于低温流体两相流测量的修正电容层析成像线性反演算法

针对低温流体液、气两相的介电特性,通过向传统的电容-介电分布函数关系的线性近似方程中引入修正偏量,得到了修正的电容层析成像线性反演算法。以8电极电容层析成像传感器作为几何模型,对液氧-氧气管内两相流进行了模拟,对比了4种不同流型下原始线性算法、修正的线性算法及以全变分1范数正则化为代表的非线性算法的反演结果。采用相关性系数及图像误差定量衡量了反演结果的质量,结果表明,修正线性反演算法显著提升了反演结果的质量,全变分1范数正则化的求解耗时是修正线性算法的10倍以上。当赋以3%测量噪声时,非线性算法表现出对噪声极强的敏感性,修正线性算法具备更好的抗噪能力和反演结果准确性。     

电容层析成像技术研究进展

在介绍了电容层析成像技术原理及组成部分的基础上,详细阐述了电容层析成像技术的研究现状,包括微小电容检测与数据采集系统、图像重建算法和应用研究,总结了电容层析成像技术在多模态成像、图像重建算法及成像质量评价等方面面临的挑战,并指出了未来努力的方向。     

基于数据驱动的卷积神经网络电容层析成像图像重建

针对电容层析成像技术的图像重建问题,提出了基于数据驱动的卷积神经网络图像重建方法。根据气固两相流的流型特点,通过数值模拟的方法随机生成了60000组介质分布图像,并利用有限元法计算了与之对应的电容向量,从而建立了一个“电容向量-介质分布”数据集;然后根据电容层析成像图像重建特点建立了卷积神经网络模型,对数据集中的训练集进行学习和训练,并利用测试集对训练结果进行了验证与评价。在此基础上,对获得的ECT图像重建卷积神经网络模型进行了静态实验和流化床测试实验研究。模拟和实验结果表明：所建立的卷积神经网络能较好地实现ECT图像重建,可直接用于流化床内的颗粒浓度分布测量。     

基于改进de Leeuw关系式的两相流质量流量测量

基于电容层析成像技术和文丘里管流量计,提出改进的de Leeuw关系式来实现油气两相流质量流量测量.实际测量中应用电容层析成像技术获取两相流空隙率和流型信息,由获取的空隙率通过关联Lockhart-Martinelli参数得到质量流量含气率.该改进关系式根据不同的流型信息选择经验参数 (该参数与气相弗劳德准数有关),结合质量流量含气率及文丘里管流量计获取的差压信息实现两相流质量流量测量.油气两相流的实验结果表明所提出的改进de Leeuw关系式是有效的.     

用于两相流流型显示和空隙率测量的电容层析成像技术

引　言两相流流型的实时显示和空隙率的在线测量对两相流系统的控制、运行乃至机理研究等均具有重要意义 ,一直是两相流领域中重要的研究方向 .现已提出多种实现流型显示和空隙率测量的方法 ,例如用于流型显示的核辐射线法和光学法 ,用于空隙率 (或浓度 )测量的机理估算法、核辐射线法、电学法、光学法、微波法、热学法和核磁共振法等 ,但是总的来讲还未能满足应用要求 ,实际应用的例子也较少[1] .电容层析成像 (ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ,简记ＥＣＴ)技术由于可在不干扰流场的情况下获取反映两相流…     

应用电容层析成像对多相流的动态可视化(英文)

Identifying the flow patterns is vital for understanding the complicated physical mechanisms in multiphase flows.For this purpose,electrical capacitance tomography(ECT) technique is considered as a promising visualization method for the flow pattern identification,in which image reconstruction algorithms play an important role.In this paper,a generalized dynamic reconstruction model,which integrates ECT measurement information and physical evolution information of the objects of interest,was presented.A generalized objective functional that simultaneously considers the spatial constraints,temporal constraints and dynamic evolution information of the objects of interest was proposed.Numerical simulations and experiments were implemented to evaluate the feasibility and efficiency of the proposed algorithm.For the cases considered in this paper,the proposed algorithm can well reconstruct the flow patterns,and the quality of the reconstructed images is improved,which indicates that the proposed algorithm is competent to reconstruct the flow patterns in the visualization of multiphase flows.     

管内气固两相流型频谱-层析识别技术

基于压力脉动信号的频谱特性和管截面图像重建算法 ,以及提出的流型脉动 -层析模糊判别法则 ,对工程中经常遇到的均匀流、层状流以及有“堵管”危险的流动进行了有效的检测 ,发现本文所提出的用压力脉动信号的频谱特征 ,依据管截面图像重建算法 ,在流型脉动 -层析模糊判别法则下 ,对水平管内流型的检测是可行的 ,并且检测结果与现场观察到的流型相一致     

基于逐步回归方法和电容分布辨识油气两相流流型

基于12电极阵列电容传感器提供的电容测量信息,采用逐步回归方法,获得了与流型相关的电容关联式.基于最小方差预测准则,提出水平管油气两相流流型辨识方法.实验结果表明,该流型辨识方法仅通过管截面电容分布就有效地辨识了两相流流型,且具有简单、快速、不干扰流场等特点.     

经验模态分解和小波分析在小通道气液两相流流型辨识中的应用

基于两电极电容传感器获得的小通道气液两相流电容波动信号,分别应用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,END)和小波分解将电容信号分解成不同特征尺度上分量的组合.对每层分量提取能量特征,将提取的流型特征参数作为最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector...