三維電容層析成像測量系統(tǒng)仿真平臺設(shè)計.pdf

1、電容層析成像(Electrical Capacitance Tomography,簡稱ECT)是過程層析成像技術(shù)的一種,其采用安裝在管壁上的多電極陣列式電容傳感器對多相流進行測量研究,可重建多相流的相分布圖像。該技術(shù)具有成本低廉、速度快、非輻射、非侵入、適用范圍廣等優(yōu)點。
　　 為了簡化,目前ECT技術(shù)的研究大多都是基于二維的仿真。然而在實際應(yīng)用中獲取流體的體積量等信息是十分重要的,加之多相流對電場的影響三維的,在此電場下測量得

2、到電容值也受到三維影響。本論文提出的工作目標是解決三維ECT的測量,建立一個三維ECT系統(tǒng)的設(shè)計和測量工具。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　 1.基于MATLAB的GUI界面建立了ECT測量系統(tǒng)仿真平臺,在該平臺上可以實現(xiàn)油水兩相流建模、電容傳感器三維建模、ECT正問題計算即計算電容的求解、ECT反問題的計算即三維ECT圖像重建與顯示等功能。
　　 2.基于ANSYS軟件的APDL語言,建立了多層電極結(jié)構(gòu)的三維ECT電容傳感

3、器模型。本文電容傳感器采用了四層電極模型,每層均勻安裝在管壁外面12個相同大小的電極,任何兩個電極之間的測量電容值均可以得到仿真,因此可以靈活的進行敏感場計算和分析傳感器的結(jié)構(gòu)參數(shù)(大小,位置,空間等),以達到最佳的設(shè)計。
　　 3.為了達到均勻電場分布,ECT正問題計算通過四層電極同時激勵的測量方式,并采用高斯定理方法求解出計算電容;ECT反問題計算通過采用線性反投影算法,逐個反演出每層電極間的二維圖像,然后對中間層進行插值,