本文關(guān)鍵詞：氣固兩相流ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

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【摘要】：ECT(Electrical Capacitance Tomography)是工業(yè)過(guò)程中參數(shù)可視化檢測(cè)領(lǐng)域的一種高新技術(shù),依靠測(cè)量絕緣管道極板電容傳感器上電容值的變化,通過(guò)圖像重建算法呈現(xiàn)非導(dǎo)電物質(zhì)在絕緣管道中位置分布和運(yùn)動(dòng)情況等信息,監(jiān)控管道中各物質(zhì)狀態(tài)。特別是在石油、化工、天然氣等管道傳輸中的兩相流監(jiān)控領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景。ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在整個(gè)ECT系統(tǒng)中處于關(guān)鍵地位,其抗干擾能力的強(qiáng)弱、采集速度的快慢、測(cè)量精度的高低等性能直接關(guān)系著成像質(zhì)量的好壞。因此,深入開展ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究有著重要的實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值。本論文針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中管道內(nèi)氣固兩相流的檢測(cè)問(wèn)題,采用ECT技術(shù)完成了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì),具體的工作內(nèi)容如下:比較ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采用傳統(tǒng)分立元件和新型集成芯片的電容測(cè)量方法,分析新型集成芯片的CDC(Capacitance to Digital Converter)技術(shù)在電容測(cè)量方面的優(yōu)勢(shì),提出基于集成芯片Pcap01的氣固兩相流ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。完成基于集成芯片Pcap01的ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)檢測(cè)電容電路設(shè)計(jì)、基于ADG412芯片的邏輯開關(guān)電路設(shè)計(jì)、基于STM32芯片的控制電路設(shè)計(jì),以及絕緣管道8極板電容傳感器的硬件設(shè)計(jì)。為減少外界干擾,用同軸屏蔽電纜連接邏輯開關(guān)電路和管道極板電容傳感器,搭建氣固兩相流ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。設(shè)計(jì)并編寫ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)程序,實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣管道8極板電容傳感器循環(huán)控制的數(shù)據(jù)采集和傳輸。為減少電路中雜散電容的干擾,運(yùn)用Pcap01電容測(cè)試軟件設(shè)置誤差補(bǔ)償,并進(jìn)行數(shù)字濾波處理。在圖像重建方面,通過(guò)COMSOL Multiphysics軟件對(duì)ECT管道建模、網(wǎng)格剖分及靈敏度矩陣求解,并運(yùn)用MATLAB軟件編寫共軛梯度法圖像重建程序。搭建氣固兩相流ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),完成管道處于空?qǐng)龊蜌夤虄上嗔鲿r(shí)的實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析并重建圖像,檢驗(yàn)本文設(shè)計(jì)的氣固兩相流ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的可行性。
【關(guān)鍵詞】：ECT 氣固兩相流 數(shù)據(jù)采集 圖像重建
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O359;TP274.2
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 課題背景及意義10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展概況10-12
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容12-14
• 第二章 ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中微小電容測(cè)量方法及原理14-20
• 2.1 傳統(tǒng)微小電容測(cè)量方法及原理14-18
• 2.1.1 充放電法14-15
• 2.1.2 交流法15-16
• 2.1.3 差分采樣法16-17
• 2.1.4 磁感應(yīng)C/V轉(zhuǎn)換法17-18
• 2.2 集成芯片Pcap01的微小電容測(cè)量方法及原理18-19
• 2.3 本章小結(jié)19-20
• 第三章 基于Pcap01的電容數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)20-44
• 3.1 ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)20-21
• 3.2 硬件設(shè)計(jì)21-30
• 3.2.1 電容測(cè)量芯片Pcap0121-22
• 3.2.2 Pcap01的接線方式22-23
• 3.2.3 測(cè)量電容電路設(shè)計(jì)23-25
• 3.2.4 電極激勵(lì)方式設(shè)計(jì)25-26
• 3.2.5 邏輯開關(guān)電路設(shè)計(jì)26-28
• 3.2.6 管道電容傳感器設(shè)計(jì)28-29
• 3.2.7 STM32控制器電路設(shè)計(jì)29-30
• 3.3 軟件設(shè)計(jì)30-38
• 3.3.1 邏輯開關(guān)控制程序設(shè)計(jì)30
• 3.3.2 Pcap01的配置30-34
• 3.3.3 通信方式的選擇34-36
• 3.3.4 STM32控制器程序設(shè)計(jì)36-38
• 3.4 對(duì)電路中各雜散電容的處理38-39
• 3.5 圖像重建39-42
• 3.6 本章小結(jié)42-44
• 第四章 ECT系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及分析44-54
• 4.1 ECT數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)平臺(tái)44
• 4.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程44-53
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)操作步驟44-47
• 4.2.2 管道空?qǐng)鰧?shí)驗(yàn)47-49
• 4.2.3 管道處于單圓柱氣固兩相流時(shí)實(shí)驗(yàn)49-51
• 4.2.4 管道處于雙圓柱氣固兩相流時(shí)實(shí)驗(yàn)51-53
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第五章 總結(jié)與展望54-56
• 5.1 總結(jié)54
• 5.2 展望54-56
• 參考文獻(xiàn)56-60
• 致謝60-62
• 附錄62-64
• 附錄A62-63
• 附錄B63-64

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：982013