基于多功能数据采集卡的微电容检测系统文献综述

 2021-11-01 09:11

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文 献 综 述1.1.研究背景意义多相流是一种广泛存在于日常生活以及工业生产中的混合流动模式,通常以气/液、气/固、液/固等两相流的形式以及气/液/固等三相流的形式存在。

例如,在天然气的开采与运输过程中通常伴随着气/液两相流的存在,而混合相的分布和含气率的检测直接影响开采与输送的效率和安全性[1];在火力发电厂中,煤粉与空气以气/固两相流的形式存在,在其输送过程中,煤粉与空气的相对含量、混合度、结合程度等因素都会极大地影响煤粉的利用率[2];在工业领域中,重力热管作为系统能源开发、化工产业中的高效换热元件,其中重要构成冷凝管中的水气分布及其水分含量对其蒸馏过程极其关键[3]。

随工业生产自动化和信息化水平的不断提高,多相流参数实时测量和多相流流体控制的要求愈发迫切,多相流参数检测技术在科学研究和工业生产中发挥着越来越重要的作用。

过程层析成像技术通过分布在被测物质周围的传感器阵列获取多相流参数,以此获得各相流介质分布信息,其包括电阻层析成像技术(Electrical resistance Tomography,ERT)、电容层析成像技术(Electrical capacitance Tomography,ECT)、电磁感应层析成像技术(Electromagnetic inductance Tomography,EMT ),而其中电容层析成像(ECT)技术是20世纪80年代末由英国曼彻斯特大学提出的一种新型过程层析成像技术,其经过几十年的理论研究和工程实践,已经成为最有效的检测方法[4]。

它通过分布在管道周围的电极对,获取反应管道中各物质分布的电容值,然后将传感器获取的电容值经过数据采集和信号获取单元处理后传输到计算机,再通过图像重建算法将被测管道的截面信息以图像显现。

与其他的多相流参数检测技术相比,电容层析成像(ECT)技术具有非侵入、非辐射、成本低、响应速度快等优点,成为当下多相流检测技术中的研究热点。

在工业生产的原料利用率、安全生产以及环境保护等方面,电容层析成像技术的成熟和完善都对其产生重要意义。

1.2.国内外现状分析1.1.1. 国外现状分析ECT系统经过多年的理论研究和工程实践取得了很大的发展,欧美国家一直在此方面处于领先地位。

第一个8电极电容层析成像系统由英国曼彻斯特大学研发,它采用线性反投影算法,并且获得气固两相模拟实验的结果[4]。

曼彻斯特大学又将8电极的电容传感器发展为12电极,同时ECT系统拥有Transputer系列高速并行处理元件,其可以稳定运行在油/气两相流实验装置上,在线图像重建速度能够达到40幅/秒并且更新存储图像灰度数据的速率达到100次/秒[5]。

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