電容層析成像技術(shù)研究.pdf

1、電容層析成像(簡稱ECT)是20世紀80年代中期出現(xiàn)的一種新型的多相流檢測技術(shù)，利用這種技術(shù)可以通過測量容器表面分布的電極對之間的電容值，采取相應的算法獲得容器內(nèi)部的介質(zhì)分布情況，并以圖像的形式表現(xiàn)出來。 ECT 系統(tǒng)技術(shù)難點主要有以下三個方面：傳感器系統(tǒng)是ECT 的硬件核心部分，其尺寸和材料參數(shù)的選取直接影響到整個系統(tǒng)的性能，因此，硬件系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化是整個系統(tǒng)的重點之一；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的重點和難點在于解決微弱電容測量電路的設(shè)計，

2、由于ECT系統(tǒng)的待測電容僅為幾個伍到幾千fF，因此要求測量電路具有極好的抗干擾能力和較大的動態(tài)范圍，這對于測量電路的設(shè)計提出了很高的要求；成像系統(tǒng)的關(guān)鍵在于成像算法的選擇，其目的是在滿足實際需要的前提下，盡量提高成像質(zhì)量，但是由于較少的電極數(shù)目僅能獲得有限的測量數(shù)據(jù)，由測量數(shù)據(jù)推知介質(zhì)分布的反演過程必然是不適定的，克服反演過程中的不適定性成為成像算法的關(guān)鍵。 本文通過正交試驗設(shè)計方法進行試驗規(guī)劃，對影響傳感器性能的參數(shù)進行多水

3、平選擇、組合安排仿真試驗，確定了一組最佳參數(shù)組合，完成了傳感器系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化：通過對兩種微弱電容測量方法——直流法和交流法的比較，最終根據(jù)實際情況和需要確定了差動式充/放電小電容測量電路，該電路能夠較好克服內(nèi)外因素的干擾，精確、快速的獲得被測電容值，基本滿足仿真試驗的需求，并在此基礎(chǔ)上完成了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設(shè)計；在成像算法的選擇上，本文首先對反演過程的不適定性進行了深入研究，通過奇異值分解分析了不適定性根源所在，并以此為基礎(chǔ)，通過先驗