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1、万方数据第38卷第1期2008年1月东南大学学报(自然科学版)JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)V01.38No.1Jan.2008ECT传感器电势测量方法周宾杨道业汤光华许传龙潘琦王式民(东南大学洁净煤发电及燃烧技术教育部重点实验室,南京210096)摘要:针对微型ECT传感器受限于应用场合,电极轴向长度过短的实用局限,提出采用电势测量方法.通过采集悬浮极片上的电势值进行图象重建.比较电势测量方法与传统的位移电流方法,发现在给定相同激励电压时,电势测量值仅取决于
2、电容的比值而独立于电容本身值,在一定程度上降低了对电极轴向长度的要求.研究表明电势测量方法更加适合于微型ECT传感器.最后利用非线性GA—ECT技术从电势测量值给出了图象重建的结果.关键词:电容层析成像;电势测量方法;微型传感器;遗传算法中图分类号:TB934文献标识码:A文章编号:1001—0505(2008)01-0129-07PotentialmeasuringmethodappliedinECTsensorZhouBinYangDaoyeTangGuanghuaXuChuanlongPanQiWangShimin(KeyI
3、aboraofyofCleanCoalPowefGelle血OllandCombustionTechnologyofMnistryofEducation,SoutheastUniversity,Nanjing210096,01ina)Abstract:Thetechnologyofelectricalcapacitancetomography(ECT)hasgreatpotentialinindus—trialapplicationsduetOitsnon—intrusive,simpleconstructionandlowcos
4、tnature.Inthispaper,PO—tentialmeasurementmethodissuggestedtOminiaturesensorsfortheveryshortaxiallengthrestrictedbyitsapplication!ImagereconstructionusingthepotentialmeasurementmethodisbasedonthePO-tentialsonthefloatingelectrodes.Thepotentialmeasurementmethodiscompared
5、withthedisplace-mentcurrentmethod.Itisconcludedthatforagivenexcitationvoltage,thepotentialsaredependantonthecapacitancesratiosonly,independentfromcapacitancethemselves.Therequirementtoelectrode’Slengthisrelaxed.ItshowsthatthepotentialmeasuringmethodismoresuitabletOmin
6、ia-tureECTsensor.Atlast,anexampleofapplicationofthismethodinnon—linearGA—ECTprovidessatisfactorysimulationresults.Keywords:electricalcapacitancetomography;potentialmeasurementmethod;miniaturesensor;geneticalgorithm电容层析成像(ECT)技术由于具有非侵入性、传感器结构简单、成本低等优点,因此具有极大的工业应用价值[1]。
7、ECT通过测量布置在管道或容器周围的阵列电极间的电容值,反演获取其内部介电常数分布s(工,Y)信息.在过去20多年的发展中,研究比较集中在较大尺寸的多相管流中旧吲.随着微机械和纳米科技的发展,人们开始对微观领域的研究发生了兴趣,如ECT已被应用于检测生物芯片上微通道内流型信息,制药业中微反应器内化学物质混合情况等.目前,已有相当多的学者对微型ECT传感器开展了研究工作Ho.然而,对微型ECT传感系统,受限于应用场合,极片轴向长度极短,势必造成极片间互电容极小.而极片的轴向长度在实际的测量过程是比较关键的因素之一,较长的电极轴向长度
8、必然带来较大的空间滤波效应.这一对“矛盾”在实际测量过程中总是存在着,至今没有得到良好的解决.在理想二维成像假设条件下,所给测量值应该独立于电极的轴向长度.本文的理论研究表明,在理想条件下,悬浮极片上的电势测量值与极片的轴向长度无关.电势测量方法将
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