電容層析成像系統(tǒng)的設計及其應用.pdf

1、兩相流（多相流）體系在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中涉及范圍十分廣泛，如石油工業(yè)中的油/氣、油/水兩相流等。過程層析成像技術就是從中飛速發(fā)展起來的一門新技術，與其它多相流參數(shù)檢測技術和方法相比，它能提供多相流流動過程中多相流混合體局部區(qū)域瞬態(tài)微觀的信息。 電容層析成像（ECT）技術是過程層析成像技術的研究熱點之一，具有非侵入性、適用范圍廣、響應速度快、成本低廉和安全性能佳等優(yōu)點，已發(fā)展成為一門重要的兩相流參數(shù)檢測技術。但電容層析成像技術發(fā)展至今還

2、很不完善，在系統(tǒng)設計以及應用上尚存在不少問題和難點。本文針對制約電容層析成像技術發(fā)展和應用的微弱電容測量和數(shù)據(jù)采集速度等問題進行了深入研究，研制了一套高速電容層析成像系統(tǒng)。本文的主要工作和創(chuàng)新點如下： 1.多相流參數(shù)測量對于科研及工業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義，本文分析了多相流參數(shù)檢測技術的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，介紹了電容層析成像技術的特點、發(fā)展現(xiàn)狀和工作原理； 2.探討了電容成像系統(tǒng)的構成，介紹了ECT傳感器的組成和結構類型，對EC

3、T系統(tǒng)的傳感器進行了優(yōu)化設計； 3.著重分析了系統(tǒng)傳感器中電容測量的問題，通過比較多種電容測量電路，在基于交流激勵原理的的基礎上，提出了一種高速實用的電容/電壓轉換電路，實驗結果表明該電路具有良好的靜態(tài)特性； 4.提出了電容層析成像系統(tǒng)的數(shù)字化方案，利用AD536實現(xiàn)交直流電壓轉換，設計了以高速數(shù)字信號處理器為核心的數(shù)字化ECT系統(tǒng)； 5.介紹了目前常用的幾種ECT圖像重建算法及各自的適用范圍和特點，并分析了影響