工程電導(dǎo)測試技術(shù)及應(yīng)用研究.pdf

1、含液多相物系的電導(dǎo)率是其基本物理特性之一，其測量值通常與物系各種內(nèi)部特性相關(guān)聯(lián)，因而電導(dǎo)測試技術(shù)一直是研究含液物系內(nèi)部特性的重要手段。雖然電導(dǎo)測試技術(shù)已得到廣泛深入的研究，但科研和生產(chǎn)實(shí)踐中含液物系是復(fù)雜多樣的，必須研究具有針對性的測量方法才能在電導(dǎo)率及其分布測量中提高測量精度。 在單點(diǎn)電導(dǎo)率測量方面，存在含液物系的電導(dǎo)/電導(dǎo)率測量值與測量時的傳感器激勵信號頻率相關(guān)，而常規(guī)儀表信號源頻率固定、對測量對象適應(yīng)能力較弱的問題。針對此

2、問題，本文提出了變頻率電導(dǎo)測量方法并研制了工作頻率連續(xù)可調(diào)的新型電導(dǎo)測量裝置。該裝置采用鎖定放大器結(jié)構(gòu)，整體電路結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定，可滿足在0-1.25MHz范圍內(nèi)對含液物系的電導(dǎo)(率)進(jìn)行準(zhǔn)確測量的需要。 在電導(dǎo)率分布測量方面，本文針對電阻層析成像(ElectricalResistanceTomography,ERT)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集速度較慢、圖像重建算法綜合性能不能滿足工業(yè)應(yīng)用要求的問題，研制了高速ERT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并借鑒電容層

3、析成像(ElectricalCapacitanceTomography,ECT)領(lǐng)域的科研成果提出了新的成像算法，提高了ERT系統(tǒng)的整體性能。 本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下： (1)針對含液物系的電導(dǎo)測量值依賴于電導(dǎo)測量裝置傳感器激勵信號頻率的問題，提出了一種變頻率電導(dǎo)測量方法并根據(jù)此方法研制了工作頻率可調(diào)的電導(dǎo)測量裝置，解決了現(xiàn)有激勵信號頻率固定的電導(dǎo)儀表對測量對象適應(yīng)能力較弱的問題。變頻率電導(dǎo)測量電路需要處理頻率在一定

4、范圍內(nèi)變化的小信號，采用常規(guī)信號調(diào)理電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易保證性能。所設(shè)計(jì)的測量裝置整體上采用鎖定放大器結(jié)構(gòu)，電路結(jié)構(gòu)大為簡化。采用直接數(shù)字合成(DDS)集成電路實(shí)現(xiàn)0-1.25MHz的交流信號源，頻率和相位均可精確調(diào)整，為測量裝置的核心電路—鎖定放大器穩(wěn)定工作提供了保證，實(shí)現(xiàn)了0-1.25MHz頻率范圍內(nèi)溶液電導(dǎo)的準(zhǔn)確測量。 (2)對中藥廠雷公藤多苷逆流提取溶液的電導(dǎo)測量數(shù)據(jù)和生物堿濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行了細(xì)致分析，提出了溶液電導(dǎo)與溶液中生

5、物堿濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。基于此數(shù)學(xué)模型通過測量提取液電導(dǎo)可在線估計(jì)提取液的生物堿濃度，實(shí)現(xiàn)了對雷公藤多苷逆流提取工藝生產(chǎn)過程的實(shí)時在線監(jiān)控。 (3)基于雙極性脈沖電流激勵原理研制了16電極ERT高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。激勵電極對由正負(fù)對稱的雙極性脈沖電流激勵，削弱了電極極化效應(yīng)的影響，克服了限制傳統(tǒng)ERT系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集速度的瓶頸因素。在采樣前后的瞬間，可以認(rèn)為傳感器是在直流激勵下工作，輸入信號的濾波電路得到簡化。在不影響測量精度的情況下