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两相流电容层析成像技术的研究

电容层析成像技术是上世纪80年代末由英国曼彻斯特大学研究人员提出的一种新的计算机层析成像技术,它是通过测量物体表面周围电极之间的电容值来计算物体内部介电常数的空间分布,主要用于工业管道内的多相流检测。这种技术可提供常规仪器无法探测的封闭管道及容器中多相介质的浓度、分布、运动状态等可视化信息。比之其它技术,电容层析成像技术具有适用范围广、非侵入式、安全性能好等优点,各种工业生产过程中常见的多相流均能应用该技术,并且成本低廉,更适合我国的国情。本文针对电容层析成像系统的场域分布模型、传感器的优化设计、图像重建算法、流型辨识及电容层析成像系统的分析和测量软件等关键技术问题进行了较全面深入的研究,主要完成了以下工作:1.电容层析成像系统技术原理分析从理论上分析了电容层析成像技术的工作原理,建立了电容敏感场的数学模型。对系统的其他研究工作均以此模型为理论基础,从系统的流型识别和图像重建的效果来看,此模型是可行的。2.建立电容敏感场有限元模  (本文共113页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨理工大学
哈尔滨理工大学

基于人工鱼群算法的电容层析成像图像重建

电容层析成像技术(ECT)是一种用于混合绝缘介质的新型非侵入式成像技术,它具有非侵入性、响应速度快、结构简单、成本低、适用范围广等优点,目前已经应用于多种基于成像的过程中,如液/气管道流成像、油/水/气重力分离、气力输送以及流化床等。目前对电容层析成像的图像重建方法很多采用神经网络方法进行训练求解。本文使用的是对于RBF神经网络的图像重建方法进行改进,基于RBF神经网络的图像重建方法的实质就是用RBF神经网络建立电容测量值到图像灰度值的映射关系模型。本文建立了极板电容测量值与成像区域的像素灰度值的RBF神经网络映射,给出了基于RBF神经网络的12极板电容层析成像系统的图像重建方法模型。人工鱼群算法源于对鱼群运动等行为的研究,是一种基于模拟鱼群行为的随机搜索优化算法,通过鱼群中各个体的局部寻优最终达到全局最优的目的。人工鱼群算法具有克服局部极值、取得全局极值的能力,它具有优良的分布式计算机制、较强的鲁棒性、易于和其他方法结合等优点...  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

电容层析成像技术在气液两相流检测中的应用研究

两相流系统是一个复杂的非线性动态系统,相问存在着界面效应和相对速度,致使两相流参数检测的难度较大。在国际上,两相流参数检测也是一个急待发展的探索研究领域。在两相流系统中,空隙率和流型是两相流中两个非常重要的参数。两相流的空隙率的在线测量对生产过程的计量、控制和运行的可靠性具有重要意义。两相流的不同流型不但影响两相流的流动特性和传热传质等性能,而且影响两相流系统其它参数的准确测量,两相流流型的准确辨识对两相流系统有重要的意义。因此两相流的空隙率测量和流型辨识是该领域中的两个重要研究方向。本文基于电容层析成像技术(ECT-Electrical Capacitance Tomography),对气液两相流的空隙率测量和流型辨识方法进行了研究,并通过实验进行了验证,得到了一些有益的结论:提出了一种基于Tikhonov正则化原理和SIRT(Simultaneous ReconstructionTechnique)算法相结合的组合型量化图像...  (本文共93页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨理工大学
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基于ECT技术的中药提取过程工艺参数测量的研究

中药提取由于在封闭容器中进行,常规方法难以探测内部物料的饱和度、流型分布、流量和物料的颗粒大小等参数,而电容层析成像技术可探测密闭容器中的参数,与其它测量仪表或技术配合还可实时探测流速等参数并将结果反馈给主控装置,对中药提取自动控制具有重要意义。本文将电容层析成像技术应用于中药提取过程中,研究内容包括:1.介绍了电容层析成像系统的构成和技术特点及工作原理,并利用有限元的方法证明了高介电常数介质对于敏感场的影响。2.优化了中药提取过程中的参数探测器。以连续动态逆流提取工艺为基础,从敏感场的均匀性及传感器的结构参数等方面分析,建立了优化函数,确定了传感器的优化方案,为研究适合于生产过程控制参数测量的探测器和数据采集系统提供了一系列的理论支持。3.深入研究了提取过程中成像系统的流型辨识和图像重建。分析提取过程中流型的电容分布特性,提出了基于特征提取和BP神经网络的ECT图像流型辨识方法。针对图像重建过程中收敛速度慢的问题,提出了多项式...  (本文共70页) 本文目录 | 阅读全文>>

河北工业大学
河北工业大学

基于DSP的电容层析成像检测系统的设计

近年来,过程层析成像技术在解决石油、化工和能源等工业领域中多相流的检测问题上,发挥着越来越重要的作用。本文主要研究过程层析成像技术中的电容层析成像技术(ECT)。目前电容层析成像技术已受到国内外众多学者的关注和研究,它具有很多优点,是目前最具应用前景的一种两相流检测技术。本文在研究基于12电极的电容层析成像系统中,首先介绍了两相流检测技术对于工业技术和科研的重要意义以及ECT技术在国内外的发展现状以及未来的发展趋势,本文主要工作具体如下:⑴设计基于DSP TMS320F2812为核心的电容层析成像系统的硬件电路,深入研究了电容层析成像技术的系统构成、工作原理和特点;⑵设计并制作出了12电极的电容传感器,以及以DSP控制的开关选择电路。⑶分析杂散电容对检测电路的影响,最终选择一种抗杂散电容的电容电压转换电路。⑷对电容电压转换结果的后续处理,本文采用乘法解调对噪声信号进行消除来得到直流电压信号,该信号再通过高阶数的巴特沃斯低通有源滤...  (本文共52页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

基于LS-SVM的气液两相流参数测量研究

两相流广泛存在于动力、石油、冶金、核能和化工等领域。两相流参数的测量对生产过程的计量、控制以及环保等具有非常重要的意义,但是两相流流动特性复杂,两相流参数检测的难度相当大。空隙率是众多两相流参数中的一个重要检测参数,现有的多种空隙率测量方法还未能满足实际工业应用要求,空隙率测量技术仍有待进一步研究。本文重点针对气液两相流空隙率的测量进行了研究,主要工作和创新点如下:1.提出了一种最小二乘支持向量机(LS-SVM)的改进方法。针对现有LS-SVM的不足,运用训练数据点筛选策略,根据LS-SVM模型训练误差的大小,剔除训练数据中误差过大和过小的数据点,从而获得模型的“稀疏性”,提高了模型的泛化能力和鲁棒性。仿真验证和实际空隙率测量的实验验证,表明LS-SVM的改进是成功的。2.将实数编码的遗传算法(RC-GA)引入到LS-SVM参数优化中,解决了LS-SVM使用时存在的参数选取困难的问题。将LS-SVM的参数选取问题看作优化问题,建...  (本文共127页) 本文目录 | 阅读全文>>