ERT/ECT双模态敏感阵列电极优化设计

在过程层析成像系统中,传感器电极阵列的设计直接影响到整个系统.为了使系统获得更高的图像分辨率,通过电磁场有限元仿真软件COMSOL分析,构建ERT/ECT双模态敏感阵列电极三维模型.基于敏感场分布的均匀性、相关系数及空间分辨率等优化指标,进行了ERT/ECT双模态敏感阵列电极优化设计.实验表明,三维ERT电极选圆形电极,且其电极直径为0.3s;而三维ECT阵列电极选矩形电极,其宽为0.65s,高为1.8R(s为2πR/16;R为管道半径)为佳.优化设计的敏感阵列电极可获得较均匀的灵敏场分布及较高图像质量.

ERT/ECT技术电学特性与激励频率研究

电学层析成像技术包括ERT、ECT和EMT,但其对应系统的适用被测对象不同。为使电学层析成像技术更好地适用于多相流测量问题,采用数值仿真的方法,研究了多相流介质的电导率和介电常数对电学敏感场分布的影响,并且比较了不同电学特性参数介质场的频率特性。结果表明,电学层析成像系统的类型和激励频率可根据被测对象的电学特性参数决定。电导率较大(>10^(-3)S/m)时采用电阻抗实部成像,选用ERT系统;电导率极低(<10^(-5)S/m)且介质间介电常数相差较大时采用电阻抗虚部成像,选用ECT系统;且系统激励频率可选范围随电导率的增加而增大。最后将仿真结果与4种不同电导率被测场的实际测量数据进行对比验证,验证了仿真结果的正确性。

基于锁相放大的ECT/ERT双模态传感器复合测量技术

基于交流的C/V和R/V法作为ECT/ERT双模态传感器信号的典型测量方法,不足之处在于两者的测量电路无法融合统一,并且需要对测量结果进行标定。针对该不足,提出一种复合测量技术。该技术通过测量一个反馈电阻在交流激励下两端电压信号的相位,进而精确计算出被测电容和电阻的大小。采用锁相放大法对上述相位进行测量,该方法利用一组满足一定关系的方波控制数字开关来实现混频。实验表明,该测量方法具有较好的测量稳定性和一致性,并且测量精确度较C/V、R/V法有一定的提升。

基于电容电阻复合层析法测量糖膏结晶浓度

针对目前常规单测量点检测法在糖厂煮糖罐糖膏结晶浓度测量中精度低的不足,提出了基于电容电阻复合层析法对糖膏结晶浓度进行测量;首先采用主成分分析法消除传感器阵列测量数据集的冗余度,然后利用RBF神经网络法解决传感器检测场存在的非线性问题,同时预测出煮糖罐内糖膏结晶浓度,其中RBF神经网络法的参数学习采用遗传优化算法;对该过程进行理论分析和仿真测试,实验结果表明在低成本条件下,测量糖膏结晶浓度精度高,有很好的工业应用前景。

电容成像和电阻成像系统的敏感场电磁特性比较

基于有限元法对电容成像和电阻成像系统中的敏感场电磁特性进行比较,分别推导出电容成像和电阻成像系统中敏感场的数学模型和等价泛函,对两者的电磁特性及相互关系进行有限元法解析,为电容电阻复合成像系统的图像信息融合提供了理论依据。