【摘要】：電容層析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)技術(shù)是基于電磁場(chǎng)中靜電場(chǎng)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(wú)輻射、非侵入性、易于實(shí)現(xiàn)、相應(yīng)速度快、成本低、可視化的特點(diǎn)。在工業(yè)多相流參數(shù)檢測(cè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。本課題在對(duì)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(jì)、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、圖像重建算法及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了深入研究,主要做了以下幾個(gè)方面的工作:1.在對(duì)現(xiàn)有電容層析成像系統(tǒng)中電容傳感器測(cè)量機(jī)理進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上,通過(guò)因素輪換試驗(yàn)設(shè)計(jì)和均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,對(duì)內(nèi)陣列電極電容傳感器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),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(jìn)行了仿真研究與設(shè)計(jì)。2.對(duì)電容層析成像系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)。重點(diǎn)分析了C/V轉(zhuǎn)換電路和開(kāi)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(duì)FPGA程序進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)。3.在總結(jié)電容圖像重建算法的基礎(chǔ)上,對(duì)快速迭代收縮閾值算法進(jìn)行分析。提出了數(shù)據(jù)項(xiàng)和正則化項(xiàng)都取l1范數(shù)的圖像重建模型,采用原始-對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)算法對(duì)其進(jìn)行求解,并進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。4.利用優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)陣列電極電容傳感器,進(jìn)行了氣固兩相流相關(guān)流型的靜態(tài)實(shí)驗(yàn)、具有弱導(dǎo)電性液固兩相流流型的靜態(tài)實(shí)驗(yàn)及均勻混合油水兩相流含油率測(cè)量實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)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(cè)量范圍。
【圖文】：

準(zhǔn)確測(cè)量往往依賴于對(duì)流型的了解。流型會(huì)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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212;TP274.2

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本文編號(hào)：2547291