一種新型的電容層析成像探測器系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、電容層析成像技術(shù)(ECT)是一項(xiàng)基于電容敏感原理的過程層析成像技術(shù)。它具有響應(yīng)速度快、與被測物流非接觸、安裝方便及成本低等特點(diǎn)，能提供封閉容器及管道內(nèi)部物流情況的二維或三維可視化信息。近年來在工業(yè)過程參數(shù)的可視化檢測應(yīng)用中已經(jīng)成為一種非常有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)。然而電容層析成像技術(shù)發(fā)展到今天還不是很完善，在系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)和應(yīng)用方面尚存在很多問題和難點(diǎn)。首先，系統(tǒng)檢測的微電容量和因物流相含率變化所引起的電容變化量很小，而系統(tǒng)連接的同軸屏蔽電纜和切

2、換電子開關(guān)所引起的雜散電容卻很大，微電容測量易受雜散電容的影響;其次，多電極電容傳感器測量區(qū)內(nèi)的電場易受介質(zhì)分布的影響，測量區(qū)內(nèi)的靈敏度極其不均衡，其影響圖像重建質(zhì)量;再次，ECT系統(tǒng)廣泛采用模擬器件進(jìn)行測量，由于受模擬器件自身?xiàng)l件的限制，制約了成像技術(shù)的進(jìn)一步提高。
　　 本文對ECT系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究，設(shè)計(jì)了一種新型的ECT探測器系統(tǒng)。
　　 1.針對電容傳感器測量區(qū)內(nèi)的靈敏場受靜電場“軟場”的影響，存在靈敏度分布極

3、不均勻的問題，在詳細(xì)分析了ECT系統(tǒng)電容測量原理的基礎(chǔ)上，提出了一種三電極激勵(lì)雙電極檢測的方法。該方法使得相鄰電極間有一個(gè)相對均勻的電場，同時(shí)增加了獨(dú)立測量數(shù)，改善了求解的不適定性，提高了測量區(qū)的靈敏度均衡性。
　　 2.由于所測量的電容值較小、動(dòng)態(tài)范圍較大和易受雜散電容影響，ECT系統(tǒng)采用基于交流激勵(lì)原理的C/V轉(zhuǎn)換方法。本系統(tǒng)采用多電極激勵(lì)，因此使所有極板公用一個(gè)交流激勵(lì)信號和一路C/V轉(zhuǎn)換電路，此方法便于測量。