ECT系统关键问题研究进展

以进行 流型 辨识 ， 分析 备相 组分 的局 部浓 度分 布 、
各 分相 的总 浓度 ， 与相 关流 速测 量技 术相 结合 ， 可 实现 多相流 体 总质 量 流 量 、 相 质 量 流量 以及 流 分 体 在管 截面 上流 速 分 布 的 实 时测 量 … ， 及各 相 流
量 的 二 维 或 三 维 分 布 情 况 。 例 如 用 于 锅 炉 炉 膛 火 焰 温度 场的 状态分 析 、 油 管道 的流 量 、 型 测量 石 流
一
特 点 ， 目前 研究 较热 门 的工业 过程成 像 技术 ， 是 也
是 未 来 流 动 成 像 技 术 发 展 的 主 流 。
１ Ｅ Ｉ系 统 结 构 Ｃ＂ ＂
种， ２ 是 ０世纪 ８ ０年代在 医 学 Ｃ Ｔ研究 基 础上形
成 和发 展起 来 的。根 据被 测物 质各 相之 间具 有不 同 的介 电常数 ， 当各 相 组 分 或浓 度 分 布 发 生 变化
励 生成方 式往 往 不 同 。其 中 Ｃ Ｖ 转换 电路 是 将 ／
各个 极板 对问 的微 小 电容值通 过多通 道选择 电路 转化 为相应 的 电压值 ， 经 Ａ Ｄ转换 后通 过通 讯 并 ／ 电路 传送至 成像 计 算 机 ， 其关 键 问题 涉 及 到微 弱 电容 检测 、 数据采集 和传 输 的速 度与准 确度 ， 像 成 计算 机采用 一定 的图像重 建算法 完成对 管道 流体
Ｅ Ｔ系统 （ １ 包 括 电容 传 感 器 、 据 采 集 Ｃ 图 ） 数
时 ， 引起 混合 流体 等价介 电常数发 生 变化 ， 而 将 从 使 电容 传感 器 阵列 电极 对 间的 电 容值 发 生 变 化 ，
通过 数据采 集 和处理 ， 采用 合适 的图像 重建算 法 ， 重 构被 测物 场 的介质 分 布情 况 。可 用 于动 力 、 石 油 、 工 、 金及 医药 等 两 相 流或 多相 流 领 域 ， 化 冶 可
检测 电极 与屏 蔽层 之 间还 存 在 电容 ， ｝ 散 电 另夕 杂
容还 随着温 度 、 结构 、 位置 和 内外 电场 的分 布而 变
化。
陈德运 等¨ 。 对 油水 两相 流 电容 层 析 成像 。针 研制 了一种 微小 电容 交流 测量 电路 ， 理论 分 析 和 实验研 究表 明 ， 静态 测量 误差 小 于 ０ ２ ， 移为 ．％ 漂
摘 要 根 据 Ｅ Ｔ 系统 的结 构 特 点 ， 出 了 Ｅ Ｔ技 术 中存 在 的 关 键 问题 ， 绍 了其 关 键 问 题 的研 究 进 Ｃ 指 Ｃ 介 展 ， 在 微 小 电容 检 测 、 并 图像 重 建 算 法 的 研 究 、 软 场 ” 性 的研 究和 数 据 采 集 速度 方 面 进 行 了总 结 ， 望 “ 特 展
但是 由于管道 直径 有 限 ， 极板 问边 缘效应 增 强 ， 源 极板 与相 邻检 测 极 板 间 电 容值 变 化 较 小 等 因素 ，
使采 集 到的 电容 数 据 不 准 确 ， 并且 由于 要 求 采集
系统 具有 更高 的分 辨 率 ， 此 阵列 电极 结 构 参数 因
存在 优化 问题 ， 感 器 阵 列 基本 结 构 包 括 电容 传
为 了保证成 像 的准 确 性 ， 容传 感 器 在 工 艺 上应 电
尽 量 做到极 板对 称 。
数 据 采集 信 号
处 理
成 像计 算 机
图 １ ＥＣ 系统 结 构 简 图 Ｔ
收 稿 日期 ：Ｏ ＯＯ －２ 修 改 稿 ） ２Ｌ－ ０ （ ４
基金项 目： 国家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ ０ ７ ０ ８ ５９ ６ １ ）
第 ５期
周云龙等． Ｃ Ｅ Ｔ系统 关 键 问 题研 究 进 展
５３ ０
Ｅ Ｔ 系统 关 键 问题 研 究 进 展 Ｃ
周 云龙 高 云鹏 衣得 武 任 库
（ 东北 电 力 大 学 ａ 能 源 与 动 力 工 程 学 院 ； ． ． ｂ 自动化 工程 学 院 ， 林 吉 林 １ ２ １ ） 吉 ３０ ２
极板 、 向极 板 、 蔽 罩 、 缘 管 道 和 电 极 引 线 。 径 屏 绝
等结构 简 单、 非侵 入性 、 安全 、 成本 低 、 可视 化和 实 时成像 的
ｔ一 一 一 一 ～ 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 １
了 Ｅ Ｔ今 后 的 发展 方 向 进 行 。 Ｃ
关 键 词 电 容 层 析 成 像 关 键 问题 中图分类号 Ｔ ２６ Ｐ １
研 究进 展 文 章 编 号 １０ ．９ ２ ２ １ ） ５０ ０ － ０ ０３ ３ （ ０ １ ０ －５ ３０ ７
文 献 标 识 码 Ａ
电容层 析成 像 （ Ｃ ） 工业 过程 层 析成 像 的 Ｅ Ｔ是
５４ ０
化
工
自 动 化 及
仪 表
第 ３ ８卷
数 据 采集 与信 号 处理 单元 （ ２ ， 图 ） 包括 Ｃ Ｖ ／
多 通 道 选 择 电 路 、 据 采 集 和 通 讯 电 路 。 激 励 信 数 号 的生成 方式 有 多 种 ， 同 的 Ｃ Ｖ检 测 原 理 ， 不 ／ 激
极 的杂散 电容主要来 自电极 引线 和屏蔽 电缆芯 线 与 屏蔽层 间 的 电 容 ， 型值 为 １０ Ｆ ｍ， 统 中 典 Ｏ ｐ／ 系 Ｃ Ｓ电子 开关 注入 引脚 的电容其 典型值 为 ８ Ｆ， ＭＯ ｐ
与信 号处 理单 元 以及成 像计 算机 ３部分 。电容 传
感器 是 电容信 息获 取 的来 源 ， Ｃ Ｅ Ｔ系统 对 电容 传 感器 的性 能要 求 主要为 灵敏 度高 、 稳定 性好 、 性 线 特性 好 、 干 扰能力 强 、 抗 高频 特性 好及制 造 工艺 佳 等 。极板 数 的增 加 可 以采 集 到 更 多 的 投 影数 据 ，