【摘要】：電容層析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)技術(shù)是基于電磁場中靜電場敏感原理的比較成熟的一種電學(xué)層析成像(Electrical Tomography,ET)技術(shù),具有無輻射、非侵入性、易于實現(xiàn)、相應(yīng)速度快、成本低、可視化的特點。在工業(yè)多相流參數(shù)檢測領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。本課題在對電容層析成像中傳感器敏感陣列電極的數(shù)學(xué)模型、等效電路、傳感器的優(yōu)化設(shè)計、硬件系統(tǒng)設(shè)計、圖像重建算法及相關(guān)技術(shù)進行了深入研究,主要做了以下幾個方面的工作:1.在對現(xiàn)有電容層析成像系統(tǒng)中電容傳感器測量機理進行深入分析的基礎(chǔ)上,通過因素輪換試驗設(shè)計和均勻試驗設(shè)計方法,對內(nèi)陣列電極電容傳感器進行了優(yōu)化設(shè)計,并給出優(yōu)化參數(shù);提出了一種基于旋轉(zhuǎn)電極的內(nèi)陣列電極電容傳感器,并進行了仿真研究與設(shè)計。2.對電容層析成像系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行了分析與設(shè)計。重點分析了C/V轉(zhuǎn)換電路和開關(guān)選通電路的特性。電容層析成像系統(tǒng)采用高速串行通信接口USB2.0,以FPGA為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心處理器。并對FPGA程序進行了模塊化設(shè)計。3.在總結(jié)電容圖像重建算法的基礎(chǔ)上,對快速迭代收縮閾值算法進行分析。提出了數(shù)據(jù)項和正則化項都取l1范數(shù)的圖像重建模型,采用原始-對偶內(nèi)點算法對其進行求解,并進行了仿真和實驗驗證。4.利用優(yōu)化設(shè)計的內(nèi)陣列電極電容傳感器,進行了氣固兩相流相關(guān)流型的靜態(tài)實驗、具有弱導(dǎo)電性液固兩相流流型的靜態(tài)實驗及均勻混合油水兩相流含油率測量實驗,實驗結(jié)果表明,內(nèi)陣列電極電容傳感器能夠相應(yīng)地拓寬其測量范圍。
【圖文】：

準(zhǔn)確測量往往依賴于對流型的了解。流型會影響流于多相流的流型有多種劃分方法。相流中，水平管道和垂直管道的流型不同，垂直管兩種。在垂直下降管道氣液兩相流中，主要有以下下降液膜流、塊狀流、霧式環(huán)狀流，如圖 1-1 所示

垂直上升管道氣液兩相流流型
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212;TP274.2

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本文編號：2547291