本文關(guān)鍵詞：陣列式靜電傳感器成像系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 氣固兩相流 靜電傳感器陣列 感應成像 有限元分析 圖像重建

【摘要】：氣／固兩相流廣泛存在于自然界、工業(yè)生產(chǎn)過程和科學實驗中。氣／固兩相流參數(shù)的測量對于兩相流流體的理論研究和工業(yè)生產(chǎn)中的效率控制及安全水平提高有著重要意義,是當前國內(nèi)外學者的研究熱點之一。通過靜電法測量氣／固兩相流參數(shù)信息是一種新型檢測手段,這種方法基于氣／固兩相流中固體顆粒靜電特性來實現(xiàn)兩相流參數(shù)的檢測,具有結(jié)構(gòu)簡單、速度快、成本低等特點。本研究主要應用陣列式靜電傳感器成像系統(tǒng)對氣固兩相流的流型等參數(shù)進行實時可視化測量,完成相關(guān)理論和模擬實驗研究。本文首先針對用于氣／固兩相流參數(shù)檢測的靜電傳感器和重建算法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了分析,總結(jié)了靜電法測量兩相流參數(shù)的基本原理。在此基礎(chǔ)上提出了一種新型陣列式的靜電傳感器結(jié)構(gòu),利用COMSOL Multiphysics軟件建立了系統(tǒng)的有限元模型,驗證了傳感器敏感空間的非均勻性,得到了傳感器靈敏度在軸向、徑向與周向方向上的分布曲線。根據(jù)得到的靈敏度分布特性,對傳感器的結(jié)構(gòu)和電極尺寸參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計與研究。根據(jù)陣列式靜電傳感器的特性,對流型分布的靜電層析成像算法進行了研究,首先通過有限元模型完成了算法正向問題的建模和成像區(qū)域劃分,在反問題的計算上采用了基于Tikhonov正則化的圖像重建方法。采用邊界濾波方法對正則化圖像進行了邊緣誤差修正,并利用拉式算子對圖像進行了銳化處理�；谧畲箪胤椒▽D像進行了二值化處理,使重建圖像具有了更高的精度和可辨識度。通過氣固顆粒流的模擬實驗裝置對系統(tǒng)進行實驗驗證,設(shè)計了傳感器的信號調(diào)理和控制電路,并完成了控制與成像程序的編寫。通過模擬實驗研究可知,新型陣列式靜電傳感器在性能上優(yōu)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的傳感器。在實驗中對不同流型下系統(tǒng)的成像結(jié)果進行了對比與分析,得到了較為準確的成像結(jié)果。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212

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