《電容耦合非接觸電阻層析成像系統研究》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：電容耦合非接觸電阻層析成像系統研究
- 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,結題摘要,
項目摘要
本項目針對現有電阻層析成像感測器電極與流體接觸容易導致鏽蝕等缺點，擬借鑑電容耦合非接觸電導測量技術，結合多電極陣列感測器的要求，研製基於電容耦合非接觸電導測量原理的電阻層析成像系統，實現基於電容耦合原理的導電流體空間分布的非接觸檢測。研究工作主要包括研製電容耦合非接觸電阻層析成像感測器，建立有限元模型，並利用該模型對感測器進行最佳化設計。設計相應的電阻/電壓轉換電路及數據採集系統。利用感測器有限元模型，獲取靈敏場等信息，並以此為基礎設計圖像重建算法，獲得流體在管截面上的分布。本研究有可能克服現有的電阻層析成像技術的一個套用難點，拓展電阻層析成像技術的套用領域，並為多相流參數的檢測提供一種新型方法。
結題摘要
本項目針對現有電阻層析成像感測器電極與流體接觸容易導致鏽蝕等缺點，基於電容耦合非接觸電導測量技術，結合多電極陣列感測器的要求，研製了電容耦合非接觸電阻層析成像技術（CCERT）。完成的主要工作如下： (1) 提出了CCERT技術，完成了本技術的原理性實驗檢驗，證明了本項目的可行性。 (2) 基於電磁場有限元方法對感測器進行了建模，利用此模型對各結構參數對感測器性能的影響進行了研究，提出了感測器最佳化準則。在此模型的基礎上，獲得了感測器在串列測量模式和並行測量模式下的敏感場分布，研究了圖像重建算法。 (3) 提出了基於相敏解調原理的串列和並行兩種測量模式的數據採集方法，完成了原理性驗證，設計了採用直接數字頻率合成（DDS）技術的信號源、相應的相敏解調電路及數據採集模組，並構建了完整的數據採集系統，實現了管道內電導率分布的實時可視化。 (4) 提出了基於石英晶體諧振法的串列和並行兩種測量模式的數據採集方法，完成了原理性驗證，設計了專用的激勵信號源、相應的電流/電壓轉換和整流濾波放大電路及數據採集模組，根據相應的圖像重建算法完成了管道內電導率分布的實時測量。 (5) 將本項目研究的非接觸電導率測量方法與水質監測、小管道多相流檢測技術相結合進行了一些擴展研究。利用本項目研製的數據採集方法，設計了非接觸式地表水電導率測量系統，克服了現有接觸式檢測系統中因電極污染而必須定期維護的問題，降低了維護工作量，為野外地表水電導率監測引入了新方法；將電容耦合非接觸電導測量技術（C4D）結合互相關測速原理提出了一種氣泡速度測量新方法，該技術能夠避免耦合電容對電導測量的不利影響，為小管道的多相流檢測提供了一種新方法。本項目研製成功的CCERT系統感測器電極與被測介質不接觸，可以避免現有的接觸式電阻層析成像技術中存在的電極極化、電化學腐蝕等問題，並且CCERT系統感測器電極貼在管道外壁，不需在管道上鑽孔安裝電極，不用破壞管道結構，避免降低管道強度，也不會影響被測介質的流動狀態。本項目的研究成果表明，本項目提出的方法和技術是可行的，可以大大拓展電阻層析成像技術的套用範圍，為多相流檢測領域提供了一種新型方法，有廣闊的工業套用前景。
