多相流動現(xiàn)象廣泛存在于石油、化工、冶金、環(huán)保及生物醫(yī)藥等各種工業(yè)領(lǐng)域,多相流過程參數(shù)的精確檢測對實現(xiàn)工業(yè)過程科學(xué)、有效的控制具有重要意義。電學(xué)層析成像技術(shù)作為新型可視化測量技術(shù),具有非侵入、無輻射、無污染等優(yōu)點,因而被廣泛應(yīng)用于多相流過程參數(shù)的檢測過程中。在流化床制藥工業(yè)的包衣及干燥過程中,含水率的大幅變化導(dǎo)致多相流體系介電常數(shù)發(fā)生顯著變化,隨含水率的增加,流體由非導(dǎo)電向低導(dǎo)電狀態(tài)轉(zhuǎn)變。同樣,在石油開采及輸運過程中,油相、水相分布的不均勻性導(dǎo)致整體電導(dǎo)率發(fā)生變化。多相流反應(yīng)體系內(nèi)介電常數(shù)、電導(dǎo)率等電學(xué)參數(shù)的時變特性,對測量儀器的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性提出了挑戰(zhàn),常規(guī)的單模態(tài)層析成像技術(shù)很難達到測量要求。因此對介電常數(shù)/電導(dǎo)率分布的準(zhǔn)確測量,有助于對多相流動過程進行深入的機理研究和關(guān)鍵參數(shù)在線監(jiān)測,對實現(xiàn)工業(yè)過程的準(zhǔn)確監(jiān)測和有效控制具有十分重要的意義。本文通過靜態(tài)實驗研究被測介質(zhì)在不同流型下,介電常數(shù)、電導(dǎo)率的改變對不同層析成像技術(shù)成像質(zhì)量的影響,旨在確定電容層析成像（Electrical Capacitance Tomography,ECT）,電壓激勵電流測量的電阻層析成像（Electrica... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院工程熱物理研究所)北京市

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１電容層析成像系統(tǒng)示意圖Ｗ??

２．１．２?ＥＲＴ工作原理??ＥＲＴ系統(tǒng)在組成上與ＥＣＴ相似，主要由陣列傳感器、數(shù)據(jù)采集與處理單元??及用于控制和圖像重建的計算機三部分組成，系統(tǒng)原理圖如圖２．３所示。但ＥＲＴ??系統(tǒng)一般用于導(dǎo)電介質(zhì)為連續(xù)相的多相流測量。??ＥＲＴ通常有電流激勵電壓測量（ＥＲＴｃ）和電壓激勵電流測量（ＥＲＴｖ）兩種??激勵測量模式，其基本原理為：激勵電流／電壓經(jīng)激勵電極注入被測區(qū)域，形成一??個空間敏感場，可以從多角度對空間敏感場進行掃描，當(dāng)被測場域內(nèi)介質(zhì)的分布??狀況發(fā)生變化會使得物場內(nèi)電導(dǎo)率的分布也隨之改變，導(dǎo)致從場域邊界獲得的測??量電壓／電流值也發(fā)生改變。邊界電壓／電流值的變化包含了場域內(nèi)介質(zhì)的分布情??況，將測量到的邊界值送入計算機并利用圖像重建算法進行處理，最終可獲得被??測截面介質(zhì)的相分布圖像，實現(xiàn)可視化測量。??ＥＲＴ系統(tǒng)主要用于測量流場內(nèi)電導(dǎo)率的變化情況，要求電極與被測導(dǎo)電介質(zhì)??直接接觸，因此電極一般布置于管壁內(nèi)側(cè)，圖２．４為８電極ＥＲＴｃ／ＥＲＴｖ傳感器??不意圖。??ＥＲＴｖ采用單電極激勵模式

圖２．３?ＥＲＴ系統(tǒng)原理示意圖［４］??Ｆｉｇｕｒｅ?２．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ?ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ?ｓｙｓｔｅｍ??ＥＲＴｃ系統(tǒng)采用相鄰激勵模式進行激勵，以圖２．４所示的８電極傳感器為例，??任意兩個相鄰電極，如Ｅｌ、Ｅ２分別作為激勵電流的輸入端和輸出端，然后依次??測量除這兩個相鄰的激勵電極外其余所有兩兩相鄰的電極間的電壓，可獲得￡３－??Ｅ４、Ｅ４－Ｅ５、Ｅ５－Ｅ６、Ｅ６－Ｅ７和Ｅ７－Ｅ８五個相鄰電極間的測量值，再以Ｅ２、Ｅ３分??別作為激勵電流的輸入端和輸出端進行測量，以此類推，依照以下公式共可獲得??２０個獨立測量值：??Ｍ?＾?ＮＥ＿ｃ（ＮＥ＿ｑ－３）??２??其中為總的獨立測量數(shù)，為電極數(shù)。??零??圖２．４?８電極ＥＲＴｃ／ＥＲＴｖ傳感器示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２．４?８－ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ＥＲＴｃ／ＥＲＴｖ?ｓｅｎｓｏｒ??２．１．３?ＥＣＴ與ＥＲＴｖ測量原理比較??ＥＲＴｖ與ＥＣＴ都是采用電壓激勵電流測量的激勵測量模式，基于此，兩者在??測量電路的設(shè)計上存在著許多聯(lián)系和區(qū)別。??圖２．５為ＥＣＴ和ＥＲＴｖ的測量電路圖。在ＥＲＴｖ系統(tǒng)中，利用Ｎａｔｉｏｎａｌ??Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ?（簡稱ＮＤ公司生產(chǎn)的ＮＩＵＳＢ－６３４１多功能Ｉ／Ｏ設(shè)備作為信號發(fā)生器??１３??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]電容層析成像在氣力輸送中的應(yīng)用[J]. 李勇,劉偉冬,馬迎亞.  硫磷設(shè)計與粉體工程. 2016(02)
[2]電容層析成像在氣固流化床測量中的應(yīng)用[J]. 羅琴,趙銀峰,葉茂,劉中民.  化工學(xué)報. 2014(07)
[3]基于超聲波技術(shù)的水平管氣液兩相流流型識別方法[J]. 趙德喜,曹學(xué)文,張宇航,崔銘偉,張楠.  油氣儲運. 2014(02)
[4]多相流過程參數(shù)檢測技術(shù)綜述[J]. 譚超,董峰.  自動化學(xué)報. 2013(11)
[5]氣液兩相流容積含氣率的圖像檢測方法[J]. 周云龍,尚秋華,范振儒,洪文鵬.  熱能動力工程. 2008(05)
[6]油水兩相流電阻層析成像系統(tǒng)流型的辨識[J]. 陳德運,張華,朱波,于曉洋,張健沛.  電機與控制學(xué)報. 2007(06)
[7]電容層析成像圖像重建中的迭代算法[J]. 楊鋼,王玉濤,邵富群,王師.  儀器儀表學(xué)報. 2006(12)
[8]應(yīng)用電阻層系成像技術(shù)測量垂直管道氣/液兩相流分相含率[J]. 董峰,喬旭彤,姜之旭,徐苓安.  天津大學(xué)學(xué)報. 2004(06)
[9]多相流分相含率檢測[J]. 王化祥,郝魁紅,徐麗榮,任思明.  儀器儀表學(xué)報. 2004(03)
[10]電容層析成像技術(shù)在旋風(fēng)分離器固體濃度測量中的應(yīng)用[J]. 王海剛,劉石,姜凡,楊五強.  中國電機工程學(xué)報. 2004(01)

博士論文
[1]電容層析成像系統(tǒng)流型特征提取與圖像重建[D]. 王莉莉.哈爾濱理工大學(xué) 2011
[2]基于電阻成像技術(shù)的水平管氣液兩相流研究[D]. 許燕斌.天津大學(xué) 2009
[3]多相流的電容層析成像圖像重建研究[D]. 雷兢.中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2008
[4]脈動熱管流型的電容層析成像識別及換熱特性研究[D]. 李驚濤.中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2006

碩士論文
[1]氣/固兩相流電容互相關(guān)流速測量方法研究[D]. 岳笑歌.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2012
[2]基于高速攝像系統(tǒng)的小管道氣液兩相流參數(shù)測量方法研究[D]. 黃剛.浙江大學(xué) 2012
[3]基于電容層析成像技術(shù)的氣液兩相流參數(shù)檢測[D]. 崔海利.浙江大學(xué) 2006



本文編號：3501656