【摘 要】
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电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,简称ECT)是过程层析成像技术的一种,其采用安装在管壁上的多电极阵列式电容传感器对多相流进行测量研究,可重建多相流的相
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电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,简称ECT)是过程层析成像技术的一种,其采用安装在管壁上的多电极阵列式电容传感器对多相流进行测量研究,可重建多相流的相分布图像。该技术具有成本低廉、速度快、非辐射、非侵入、适用范围广等优点。
为了简化,目前ECT技术的研究大多都是基于二维的仿真。然而在实际应用中获取流体的体积量等信息是十分重要的,加之多相流对电场的影响三维的,在此电场下测量得到电容值也受到三维影响。本论文提出的工作目标是解决三维ECT的测量,建立一个三维ECT系统的设计和测量工具。本文主要研究内容如下:
1.基于MATLAB的GUI界面建立了ECT测量系统仿真平台,在该平台上可以实现油水两相流建模、电容传感器三维建模、ECT正问题计算即计算电容的求解、ECT反问题的计算即三维ECT图像重建与显示等功能。
2.基于ANSYS软件的APDL语言,建立了多层电极结构的三维ECT电容传感器模型。本文电容传感器采用了四层电极模型,每层均匀安装在管壁外面12个相同大小的电极,任何两个电极之间的测量电容值均可以得到仿真,因此可以灵活的进行敏感场计算和分析传感器的结构参数(大小,位置,空间等),以达到最佳的设计。
3.为了达到均匀电场分布,ECT正问题计算通过四层电极同时激励的测量方式,并采用高斯定理方法求解出计算电容;ECT反问题计算通过采用线性反投影算法,逐个反演出每层电极间的二维图像,然后对中间层进行插值,实现三维体图像重建。
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