电容层析成像系统的设计及其应用

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1、浙江工业大学硕士学位论文电容层析成像系统的设计及其应用摘要两相流(多相流)体系在工农业生产中涉及范围十分广泛，如石油工业中的油／气、油／水两相流等。过程层析成像技术就是从中飞速发展起来的一门新技术，与其它多相流参数检测技术和方法相比，它能提供多相流流动过程中多相流混合体局部区域瞬态微观的信息。电容层析成像(ECl．)技术是过程层析成像技术的研究热点之一，具有非侵入性、适用范围广、响应速度快、成本低廉和安全性能佳等优点，已发展成为一门重要的两相流参数检测技术。但电容层析成像技术发展至今还很不完善，在系统设计以及应用上尚存在不少问题和难点。本文针对制约电容层析成像技术发展和应用的微弱电容测量

2、和数据采集速度等问题进行了深入研究，研制了一套高速电容层析成像系统。本文的主要工作和创新点如下：1．多相流参数测量对于科研及工业生产具有重要的意义，本文分析了多相流参数检测技术的发展历史和现状，介绍了电容层析成像技术的特点、发展现状和工作原理；2．探讨了电容成像系统的构成，介绍了ECT传感器的组成和结构类型，对ECT系统的传感器进行了优化设计；3．着重分析了系统传感器中电容测量的问题，通过比较多种电容测量电路，在基于交流激励原理的的基础上，提出了一种高速实用的电容／电压转换电路，实验结果表明该电路具有良好的静态特性；4．提出了电容层析成像系统的数字化方案，利用AD536实现交直流电压转换

3、，设计了以高速数字信号处理器为核心的数字化ECT系统；5．介绍了目前常用的几种ECT图像重建算法及各自的适用范围和特点，并分析了影响重建图像质量的主要因素。本文对这些图像重建算法进行了仿真，通过比较仿真结果本系统选择了迭代算法，从而达到设计的要求：6．开发了ECT系统的试验装置，并对系统的静态特性、灵敏度、线性和实用性做了大量的实验，结果表明该系统可以满足设计的要求：关键词：两相流，电容层析成像，数字化，高速电路，图像重建算法ThedesignandapplicationofElectricalCapacitanceTomographyTechniquesystemsABSTRACTT、

4、Ⅳ0．phasestream(heterogeneousstream)systemisappliedbroadlyinindustryandagriculture．Processt叩ogramcimagingtechnologyasarecentlyappearednoveltecmq眦j璐tdevelopedfromthis．Comparedwithothermultiphaseflowmeasurementtechnologies，itCallprovidei11st锄talleouSmicrocosmicinformationofthepartsofmultiphase·Elect

5、ricalcapacitancetomography(ECT)isaresearchspotontheflowtomographytecmques．ECTisfast，non-invasive，lowcost,safeandwidelyapplicable．Ithasbecomeone0fiI】[1pon锄1ttechniquesfortwo．phaseflowparametermeasurement．ButtherearesomeproblemsanddifficultiesinECTdesignsandECTapplications．Thispaperresearchedasetof

6、high’speedECTsystemconsideringsomerestrictionssuchasweakcapacitancemeasurementandthespeedofdataacquisition．Themainworksarelistedasfollows：1．Multi-phaseflowparameterdetectionisveryimportantinscientificresearchandindustry,tbjspaperanalyzeditsdevelopmenthistoryandactuality,introducedthecharacteristi

7、cs、developmentactualityandworkingt11eoryofECT；2．ThepaperdiscussesthestructureofECTsystem，wealsointroducedthecomposing锄dt11es仃u咖eofECTsensor,thenweoptimizedthesensorinECTsystem；3．WeemphasizeOilthecapacitanceme舢ementinsy