基于电容层析成像技术(ECT)对干法重介流化床中分离机制的研究

我国煤炭资源与水资源呈逆向分布的特征,迫切需要开发高效的干法分选技术。研究干法重介流化床中气泡相与煤炭颗粒的运动行为特征,是揭示气固相间作用与煤炭密度离析行为的关键。电容层析成像系统(ECT)作为一种非侵入式三维成像测量手段,可以实现对气泡和煤炭颗粒的精准捕捉。利用电容层析成像技术,基于空气与介质颗粒间介电常数的差异,对气泡运动行为进行了精准捕捉,建立了气泡生长和运动速度的数学模型,揭示了床层中的气固两相分布特征。结合COMSOL仿真模拟证实了ECT对煤炭示踪的可行性,提出了一种可用于实时监测煤炭颗粒运动行为的技术方案,分析了操作条件及煤炭性质对运动行为的影响,实现了煤炭颗粒在径向和轴向的实时捕捉。结合上述气泡和煤炭运动行为的捕捉结果,分析了床层中气固两相分布特征,构建了适用于煤炭分选的密度模型,模型预测值与实验测量值的误差在20%以内,能够实现分选密度的有效预测。通过将电容层析成像技术引入干法分选流化床分选领域,实现流化床分选行为的直接观测,解决了光纤探针、二维成像等技术对气固分选流化床中气泡运动行为捕捉的不足和煤炭分选过程可视化追踪的难题,为理解煤炭的分选机理提供了理论基础,并为流态化干法分选的精准调控提供了理论保障。

气固两相流检测与电容层析成像系统技术研究

文章以西安交通大学多相流实验室的电容层析成像仪项目为研究案例,重点探讨了气固两相流检测与电容层析成像系统技术。这2项技术在工业和学术界广受关注。文章深入分析了气固两相流的基本特性和检测需求,提出了融合电容层析成像技术的气固两相流检测系统,并进行了实验验证和性能评估。

用于两相流流型显示和空隙率测量的电容层析成像技术

Based on electrical capacitance tomography technique, a novel method for flow pattern display and voidage measurement of two-phase flow was proposed. A 12-electrode ECT measurement system was developed. The weighted back projection algorithm was selected as the image reconstruction algorithm to satisfy the requirement of flow pattern display. Combining the principle of Tikhnov regularization theory with the ART(Algebraic Reconstruction Technique) algorithm, a new quantitative image reconstruction algorithm was developed to implement voidage measurement of two-phase flow. Experimental results of gas-liqiud two-phase flow and gas-solid fluidized bed showed that the developed measurement system was successful. The speed of image reconstruction of flow pattern display was greater than 20 frames per second. The maximum error of voidage measurement is less than 5% and the time of voidage measurement is less than 2 seconds.

电容层析成像技术在线测量气固流化床空隙率的研究

基于电容层析成像技术,提出了一种在线测量气固流化床空隙率的新方法。建立了相应的12电极电容层析成像气固流化床空隙率测量系统,可同时实现气固流化床空隙率分布的在线显示和整体空隙率测量。选择加权反投影算法进行图像重建以保证空隙率分布显示的实时性和有效性。采用Tikhonov正则化原理和ART算法相结合的组合型新图像重建算法来实现整体空隙率的测量。Tikhonov正则化原理用于克服图像重建过程中的不适定问题,ART算法用于提高最终重建图像的质量。研究表明以上提出的空隙率测量新方法是有效的。空隙率分布在线测量的速度可达25幅/秒以上,整体空隙率测量的最大误差可小于5%。

广义矢量模式匹配法在电容层析成像技术上的应用

电容层析成像技术(ECT)具有结构简单,非侵入测量,可在线成像等优点。文中介绍了其测量原理和一些重构图象的算法,并引入广义矢量模式匹配法(GVSPM)和改进的伪逆法求解ECT逆问题。通过对比LBP、改进的伪逆法和GVSPM在静态的套管试验及动态的气固流动测量中重构出的图像,表明GVSPM方法提高了空间分辨率,对流动区域中心介电常数的变化成像清晰,减少了线性反投影算法因为软场效应造成的成像中气固分界上的“绒毛”现象。

电容层析成像技术在旋风分离器固体浓度测量中的应用

旋风分离器中的固相浓度分布的在线测量是十分困 难的问题。传统的测量技术通常不能测量浓度的分布,而 少数能够进行分布测量的技术如PIV则受固体浓度的限制。电容层析成像技术是一种自20世纪90年代以来发展起来的非侵入的新型快速浓度场测量技术。它不干扰流场,不受流动中颗粒浓度、加速度、不透明等因素的制约,是一种独特和十分有前途的测量技术。该文采用电容层析技术测量旋风分离器中固相浓度的分布,研究其与入口风速和固体颗粒携带量的关系。

电容层析成像技术的近期研究进展

详细介绍了电容层析成像技术(ECT)的近期研究进展。在简要介绍电容层析成像系统的基础上,重点总结了电容层析成像技术应用研究现状。包括图像重建算法、实验室应用、硬件系统设计和现场应用等方面的研究。最后指出电容层析成像技术发展中亟待解决的问题,为研究该领域指明了努力的方向。

超声波层析成像技术

多相流动现象广泛地存在于我们的生产与生活中,该现象复杂、多变的特点使传统的单一参数测量无法直观且准确地反映其行为。在众多多相流测量方法中,过程层析成像技术凭借其非侵入式、结果可视化及响应速度快等三大优势;从众多技术中脱颖而出,成为现阶段多相流层析成像技术研究的重点与热点,受到了许多学者的青睐。根据传感器的测量原理和所传递信号的不同,可分为电容层析成像技术、电阻层析成像技术、超声波层析成像技术和射线层析成像技术等[1]。其中超声波层析成像技术具有敏感场不受成像介质影响,测量范围广,方向性强等特点,是层析成像技术主要的研究方向。

电容层析成像技术及其在水泥基材料领域的应用

水泥基材料的耐久性直接取决于水分和有害介质的侵入速度,因此基于可视化技术对水分传输过程进行动态监测、量化分析具有重要意义。电容层析成像技术(ECT)是一种基于电容敏感机理的层析成像技术,具有非侵入性、响应速度快、适用范围广、成本低、无辐射、便携等优点。将ECT技术应用于水泥基材料内部物质传输规律的研究中,有利于更加准确客观地评价水泥基材料的耐久性。本文系统介绍了ECT系统的组成及原理,以及国内外关于ECT技术的研究与应用进展,在此基础上分析讨论了ECT技术在水泥基材料研究领域的发展趋势和前景。

改进型离线迭代在线重构算法的电容层析成像技术研究

针对电容层析成像技术的逆问题中图像重构精度与速度的矛盾性,以12电极电容层析成像系统为对象,提出了一个改进型离线迭代在线重构(OIOR)算法。改进型OIOR算法是针对OIOR算法成像精度不高的问题加入了迭代滤波过程,既保证了成像速度,同时也提高了成像精度。以仿真电容值和实测电容值进行了图像重构的实验验证,从成像效果、相对误差、相关系数以及重构时间这4个方面对此算法进行了分析评估。仿真及实验结果表明:改进型OIOR算法通过迭代滤波100次即可在20ms内有效提高传统OIOR算法重构图像的精度,使其相对误差降低约20%;与传统迭代法相比,在获得相同精度图像的条件下,其重构时间约为传统迭代算法的1/10。

电容层析成像技术研究进展

电容层析成像(ECT)技术是一种以两相流或多相流为主要检测对象,通过测量过程化参数反映内部介电常数分布状况的技术。ECT技术具有非侵入性、无辐射、成本低、响应速度快等优势,对于应用在成像条件复杂、苛刻等领域具有重要研究意义。概括了ECT技术的研究基础;对新型电容传感器、硬件设备、图像重建算法和应用领域的最新研究进展进行总结和分析;对ECT技术各项研究内容的发展方向和动态趋势进行探讨和展望。

电容层析成像技术在气力输运粉体两相流流型可视化识别中的应用

流型是两相流参数检测中的重要参数之一。本文将电容层析成像技术应用于气力输运粉体两相流流型可视化识别中。仿真结果表明 。

电容层析成像技术在锅炉煤粉浓度检测中的应用

本文采用电容层析成像技术,对常温下稀相气力输送的固体浓度进行了测试研究。为克服电容传感器敏感场的不均匀性对成像效果造成的影响,在实验系统中安置了一个旋风分离装置,通过该装置将固体颗粒主要集中在壁面区域,传感器电极布置在分离器直管上。这种测试方法的优点在于不破坏原有系统的运行特性,属于非侵入式、在线的快速测试技术。

电容层析成像的技术应用研究

本文中所要研究的主要内容便是电容层析成像技术,该技术是以医学CT技术为基础,结合计算机技术以及传感器技术发展起来的一种过程层析成像技术。电容层析成像技术在当前的发展过程中十分重要,因而对其实际的应用进行研究有着重要的意义,以下便针对不同结构的电容传感器进行比较,并结合传感器参数的优化方法进行总结。

代数重建和同步迭代重建在电容层析成像中的比较研究

针对电容层析成像技术(ECT)中的逆问题——图像重建算法的非线性和病态性问题,以12电极电容层析成像系统为对象,研究了代数重建算法(ART)与同步迭代重建算法(SIRT).分别对仿真电容值和实测电容值进行图像重建的实验验证,从成像效果、相对误差及重建时间3个方面对这两种算法进行了评估与分析.结果表明,ART算法和SIRT算法均能有效地实现ECT图像重建,其中SIRT算法能够在100次迭代内达到高精度,在收敛速度和成像效果上更具有优势.

基于非线性最小二乘的电容层析成像图像重建算法

针对电容层析成像技术中的'软场'效应和病态问题,提出了基于非线性最小二乘算法的新电容层析成像(ECT)算法。在分析非线性最小二乘问题残量原理的基础上,给出了目标函数中二阶信息项的割线近似的校正公式,并利用Lipschitz空间连续的性质对非线性最小二乘算法的收敛性进行了证明,在此基础上探讨了ECT应用该算法的可行性。该算法满足收敛条件且重建图像误差小。仿真和实验结果表明,与LBP、Landweber和共轭梯度算法相比,对于简单流型该算法兼备成像质量高、边界均匀稳定等优点,该算法的提出为ECT图像重建算法的研究提供了一个新的思路。

基于Matlab的电容层析成像系统软场特性仿真研究

电容层析成像是监测两相流动的一种新技术。它可重建两相流在其流经管道横截面上的相分布图像 ,而重建图像的先决条件是需获得成像系统的灵敏场分布。电容层析成像 (ECT)系统阵列传感器的敏感场受被测介质的影响 ,这一“软场”特性是ECT应用于两相流参数测量中的一个主要问题。本文介绍了基于有限元模型的仿真实验 ,通过典型介电常数分布下灵敏度分布与空管下灵敏度分布的差值计算与分析 ,研究了影响灵敏场分布的因素及其规律。

基于电容层析成像多相流检测的动态重建算法研究

为了提高ECT图像重建质量,提高ECT在线监测的精确性,提出了一种广义动态图像重建算法(DR),集合了ECT测量信息和流动对象的物理演变信息。该算法同时考虑被测对象的空间约束、时间约束以及动态变化信息的目标功能。动态实验研究表明,该算法成功解决ECT逆问题,有效突破了ECT图像重建的数值不稳定性,其成像质量明显好于一般的静态图像重建算法。

基于PIC单片机控制的电容层析成像系统

电容层析成像技术以其结构简单、响应速度快、非侵入、无辐射等优点成为检测科学领域里的研究热点之一。介绍了一种基于PIC16C74单片机控制的8极板电容层析成像系统,描述了它的硬件检测电路组成、工作原理并给出了图像重建计算机和单片机工作的软件设计流程。实验证明:模块化结构设计使得系统具有良好的性能,且充分考虑了信号远传、系统成本、灵活性、速度等问题,为ECT技术的工业应用奠定了基础。

电容层析成像

介绍了作者在电容ＣＴ重建算法、测量装置方面所进行的工作，并较为详细地介绍一种基于网络理论的新算法，这种算法是将介质分布映射为一个电容网络，网络中的电容值直接与介质分布有关。为了解决从测量电极所测得的电容计算网络内部电容这一逆问题，分析和利用了附加的网络结构约束。将测量过程等效为相应的四端网络，利用迭代方法进行求解，得到了较好的实验结果。