电容层析成像系统传感器优化设计及仿真

本文以8电极油水两相流电容层析成像系统为研究对象,针对图像重建的质量依赖于电容敏感场分布这一特性, 采用有限元的方法建立敏感场的数学模型,采用不等间距的方法完成了传感器场域的自动剖分和敏感场的数值计算。对决定传感器性能的结构参数进行选取,通过仿真分析确定了传感器的优化参数,从而使设计的传感器能够在缩小测量电容值的动态变化范围,减轻数据采集电路设计难度的同时,提高电容响应的灵敏度,改善传感器敏感场的分布,提高电容层析成像系统的性能。根据此优化参数设计和研制的电容传感器获得了较为理想的重建图像。     

用于气液两相流流型识别的ECT传感器的优化设计

为提高电容层析成像系统图像重建的质量,采用有限元方法,建立电容层析成像系统敏感阵列电极二维数学模型,同时以8电极水气两相流电容层析成像为研究对象,分析不同电极覆盖率以及屏蔽电极与电极外表面距离对电容层析成像系统电容值及敏感区域的影响.结果表明,电极覆盖率在80%左右时,电容传感器灵敏度均匀性得到提高,屏蔽半径是管道内径...     

基于ANSYS的ECT系统传感器电容值的仿真研究

电容层析成像(ECT)技术是一种新的测量技术,也是目前较为成熟的一种过程层析成像系统.该技术是用于识别一个封闭管道内两相流/多相流系统中各个相成分分布问题.它由正问题和逆问题组成,正问题中电容传感器的敏感场分布函数的计算要涉及到静电场中电容计算问题.在ECT系统的仿真研究中,电容要通过场的数值计算方法来求得.本文介绍了如何使用ANSYS来计算ECT传感器中的各电极对之间的电容.测试表明,计算结果与通过实验测量结果相吻合,该方法方便了正问题的仿真研究.     

基于ANSYS的电阻层析成像传感器敏感场三维分析

采用电磁场有限元软件ANSYS建立ERT传感器敏感阵列的三维模型,分析了电阻层析成像系统中敏感场的分布特性和二维场域的局限性。并在此基础上研究了电极尺寸、空间排列等对所建立的场域带来的影响。结果显示增加电极的宽度与长度都有利于改善激励场域在径向分布的均匀性,进而减少二维场近似三维场进行计算时所带来的误差,为改进敏感场电极阵列的设计,以及还原图象的解释提供了便利与依据。     

基于电容检测方法改进的ECT图像重建算法研究

本文对现有电容层析成像系统的电容检测方法进行了改进,通过分析电容传感器敏感场的软场产生机理提出一种基于极性交换的新电容检测方法,采用新检测方法后可以使应用于图像重建的独立电容值个数增加一倍,从而改善系统数学模型的病态特性,在此基础上结合Tikhonov正则化算法进行实验仿真。仿真数据表明与传统电容检测方法相比结合极性交换电容检测方法的Tikhonov算法能够快速而又较高精度的重建出两相流断层图像,尤其是对于复杂流型,图像重建精度及形状都有了较大提高,同时还提高了电容传感器敏感场的均匀性,改善了其非线性程度。     

带有径向电极的小尺度电容层析成像传感器设计

电容层析成像应用于小尺度管道内成像的关键问题是传感器的设计，而常规传感器往往无法满足测量需要。该文在分析小管道测量特点后，提出3种不同径向电极布置的小型电容成像传感器结构，并通过有限元仿真比较了不同径向电极布置对测量电容的影响。同时，对电极间绝缘介质介电常数及屏蔽罩与电极外表面距离对电极对间电容的影响进行了详细地探讨。结果表明，对于具有较厚厚度的电极，电极对间的本体电容主要来自电极对侧表面间的电容，且相邻电极间绝缘介质介电常数对电极对间电容的影响不显著，但电极对间电容随着屏蔽罩与电极外表面距离增加而增加。依据仿真结果，设计出一种新型径向电极布置的小尺度传感器，并将其用于实测，获得了较好的结果。     

一种电容层析成像系统多电极激励方法

针对电容传感器测量区内的灵敏场受静电场“软场”的影响,存在灵敏度分布极不均匀的问题,在详细分析电容层析成像系统电容测量原理的基础上,提出一种三电极激励双电极检测方法,该方法采用三电极激励双电极检测方式使得相邻电极间有一个相对均匀的电场,同时增加独立测量检测数,改善求解的不适定性,提高测量区灵敏场的均衡性.利用ANSYS...     

电磁层析成像系统敏感场激励特性仿真研究

电磁层析成像(electromagnetic tomography,EMT)技术在过程检测中具有潜在的价值.电磁传感器阵列是电磁层析成像系统的前端,由于激励信号直接作用于电磁传感器阵列,因此激励模式、激励信号的频率和幅值特性直接影响检测线圈获取物场信息的质量,进而影响后续物场信息特征提取的精度.为了提高传感器阵列对物场信息分布变化的敏感程度,提高系统的敏感性和精确度,保证实验数据的高精度与高稳定性,利用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics对电磁层析成像系统的激励模式和激励频率特性进行仿真分析,并获得激励模式及激励频率与传感器输出之间的关系,为电磁传感器阵列的优化使用奠定基础.     

阵列式电容传感器优化设计及灵敏特性分析

平面电容传感器基于边缘效应工作,敏感场具有明显的软场特性,导致其检测能力易受外部因素影响而降低。为了改善敏感场分布特性,提升传感器的检测精度,提出了一种新型12电极平面阵列电容传感器,对其进行特性分析。首先,采用数值模拟方法建立三维敏感场模型,同时选取灵敏度值三维成像的方法分析子灵敏度和整体灵敏度分布特性。其次,利用评价指标P量化评判新型12电极传感器和矩形阵列传感器的敏感场分布均匀性。建立3种不同物场模型并结合Tikhonov正则化算法进行图像重建。最终结果表明新型传感器的P值减小3.6%,重建图像的平均相关系数增加7.2%。综合验证了新型12电极传感器有效改善了敏感场均匀性,提升了传感器的检测能力。     

基于COMSOL电容层析成像

过程层析成像技术是两相流检测中的一种新型的检测技术,有广泛的适用性.本文采用一种新的方法一COMSOL对电容层析成像研究并仿真.首先介绍电容成像系统的结构和电容传感器的数学模型;其次,用COMSOL对管道横截面建模、划分网格并仿真;最后,分析了不同介电常数和不同介质对成像质量的影响.     

利用电容层析成像测量稀疏气固两相流动

采用电容层析成像技术(ECT),对常温下稀疏气力输送的固体浓度、速度和质量流量进行了测试研究。浓度分布采用单层电容传感器,速度分布采用双层电容传感器得出相关信号。由测得的速度及体积分数通过计算可以得出质量流量。为克服电容传感器敏感场的不均匀性对成像造成的影响,实验系统中装置了一旋风分离装置,通过旋风分离作用将固体颗粒主要集中在壁面区域,传感器电极布置在分离器直管上。通过对截面体积分数分布、平均值以及波动特性的分析证明了这种测试方法的可行性及可靠性。相关测量结果与称重法测试结果吻合良好,证明这种方法可获得可靠的测量结果。     

电机定子结构及其绝缘介电常数的频率特性对定子绕组电容值的影响

确定电机定子线棒的高频参数对于研究局部放电信号在电机绕组中的传播特性及研究PWM逆变器驱动的交流电机的定子绕组电压分布有重要意义。文中对大型汽轮发电机定子线棒的电容做了比较详细的研究，内容包括：对电机定子线棒复合绝缘等值介电常数的频率特性的测试研究、采用数值计算方法计算出用铝箔纸裹住的电机定子线棒的多导体传输线模型的单位长度电容、线棒股线间薄绝缘对电容的影响、对铁心硅钢片叠片间隙对电容的影响等。其数值计算结果与之前测量得到的电容值比较吻合，这也证明了通过测量开路阻抗、短路阻抗来得到电机定子线棒分布参数的试验方法是有效的。     

防雷元件的特性参数与其电容对通信信号的影响

微电子电路常因过电压损坏 ,其过电压保护与电气设备相比有不同的要求 ,因此文中介绍了过电压对微电子电路的侵入方式 ,测试了常用防雷元件的动作时延及其伏 -安特性 ,给出了防雷元件的电容对数字通信信号影响的计算公式。实测表明动作时延太长不能保护微电子电路 ,防雷元件的电容大于一定值后会使通信信号发生畸变 ,致使误码     

基于平面电容的油水多界面检测方法研究

含水量是衡量原油质量的重要指标,在原油的生产和储运过程中油水混合液分界面不断变化,因此全过程都要用到高精度传感器对其进行界面检测。基于电容边缘效应设计了一种侵入式平面电容传感器,其主要结构由基板和平面电极阵列两部分组成。运用有限元软件建立8电极阵列传感器模型,对不同电极工作时的电场分布进行研究,分析了平面电容传感器的检测灵敏度和成像精度。并且,研究了电极宽度、长度和相邻间距对传感器灵敏场分布的影响。对介电分布进行图像重建,使设计的平面电容阵列传感器可以检测3个分界面的高度,且经过尺寸参数优化,提高了传感器的成像精度。实验证明,运用平面电容阵列检测油水界面的方法具有可行性和有效性。     

多相流电容层析成像系统的仿真研究

ECT技术是多相流检测领域中的新技术,在工业中有广阔的应用前景。基于有限元法,作者开发了ECT仿真软件,利用该软件对ECT系统进行了仿真研究。求出ECT敏感场的数值解,分析了敏感场灵敏度特性,建立了简化的图像重建模型,最后得到重建图像,获得了满意的结果。     

电容器组的容值误差研究及其在电容器组保护配置中的应用

并联电容补偿装置由许多单台电容器串并联组成，实际运行中，如果电容器中多台电容器故障退出，将造成健全电容器的过电压和过电流，因此必须采取可靠的保护措施，由于单台电容器的电容值存在随机误差，而以往对电容器组保护的可靠性，灵敏性的分析与计算建立在用固定比值估算电容器组相间容差的基础上，所以保护方案的比较及选择缺乏科学性和理论依据，难以选出最佳保护方案。因此，对电容器组的容值误差及常用保护方式的整定计算，性能指标，适用范围和方案选择等问题作一步分析与研究是十分必要的，作者运用随机误差理论对电容器组的电容误差值（文中称之为容差）进行了分析与研究，对电容器组中多台电容器故障时，不同保护方案的动作整定值及可靠性与灵敏性等问题进行了深入的分析与比较，提出了可行指数的概念，并确定了不同保护方案的适用范围，为实际工程中合理选择最佳保护方案提供了理论依据。     

异步电机不对称运行时电容值的确定

借助网络图论，用回路电流法列写了便于计算机辅助分析计算的网络方程，计算了单相电源供电的三相异步电机稳态运行时的各支路电流。基于支路电流，推导了对应于正序与逆序旋转磁场的正序与逆序等效电流。以逆序电流有效值与正序电流有效值之比作为不对称运行异步电机运行状态的判据，该判据最小为优化的目标函数，运行电容值为一维变量，用黄金分割法求出某一转差率下的理想运行电容值。算例的计算结果表明，在运行范围内理想电容值变化不大，这为选择一合理的固定运行电容值提供了理论依据。