新型電學雙模態過程層析成像系統研究

《新型電學雙模態過程層析成像系統研究》是依託浙江大學，由王保良擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：新型電學雙模態過程層析成像系統研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：王保良
• 項目類別：面上項目

項目摘要

現有的電容/電阻雙模態過程層析成像系統一般是由兩套獨立的層析成像系統組合而成，存在系統結構複雜、獲取的過程信息難以實現時空同步等問題。本項目基於電容耦合非接觸電導檢測技術，提出了一種感測器和數據採集系統均為一體化的新型電容/電阻雙模態系統。一體化感測器使得系統獲得的不同模態信息具有空間一致性；一體化數據採集系統使得系統獲得的不同模態信息具有時間一致性。本項目主要研究內容包括：研究新型感測器敏感機理，建立感測器的仿真模型，基於該模型對感測器回響特性進行研究，建立雙模態下的綜合最佳化指標，並對感測器結構進行最佳化設計；研製新型一體化雙模態數據採集系統；利用感測器仿真模型獲取靈敏場，研究適用於新系統的圖像重建算法。本研究將克服電學雙模態層析成像技術的多個套用難點，拓展該技術的套用領域，並為複雜流體成像和多相流參數的檢測提供一種新方法。

結題摘要

現有的電容/電阻雙模態過程層析成像系統一般是由兩套獨立的層析成像系統組合而成，存在系統結構複雜、過程信息難以實現時空同步等問題。本項目基於電容耦合非接觸電導檢測技術，提出了一種感測器和數據採集系統均為一體化的新型電容/電阻雙模態系統。 主要研究內容包括： (1)研製了新型感測器樣機。分析了新型感測器敏感機理，建立了感測器的仿真模型。基於該模型對感測器回響特性進行研究，獲得了靈敏場等重要的性能指標數據。設計、最佳化並製作了感測器樣機，並進行了性能測試。 (2)研製了一體化雙模態數據採集系統，同時實現了電容和電阻模態下的測量。在分析各模態下被測參數範圍的基礎上，研製了專用數據採集系統。為滿足多電極激勵的需要，研製了新型的前端信號轉換模組。在原理樣機經過充分實驗測試後，研製了可套用於工業現場的新樣機，為本研究成果的工業套用打下了基礎。 (3)對數據處理方法進行了研究。將L-M方法與同步代數重建技術相結合，提出了一種改進的圖像重建算法。提出了一種基於KNN算法的模態識別新方法，解決了雙模態系統的模態識別問題。研究了多電極激勵模式成像效果。 (4)對多相流的流型辨識和相含率測量進行了研究。在流型辨識方面，分別提出了基於KNN和K-均值聚類算法的氣液兩相流流型辨識新方法，實現了對兩相流流型的辨識。在相含率測量方面，將CCERT技術與聲發射技術相結合進行測量流化床汽液固三相含率。對聲發射系統採集到的聲信號進行分析與處理，驗證聲發射技術測量相含率的可行性。將小波變換與偏最小二乘回歸方法相結合建立相含率測量模型，實現了多相流相含率測量。 (5)對研製的雙模態系統進行了性能測試。靜態和油氣水三相流裝置上的測試結果表明，系統的設計是成功的。 本項目研製的新型雙模態系統使得系統獲得的不同模態信息具有空間一致性，一體化數據採集系統使得系統獲得的不同模態信息具有時間一致性。本研究成果將克服電學雙模態層析成像技術的多個套用難點，並有望在多個領域獲得套用。