电学层析成像技术
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中 图 分 类 号 ： TH - 3 ;TP2 文献标志码： A
DOI： 10.16086/j. cnki. issnlOOO -0380.201705001
Electrical Tomography Technology
WANG Huaxiang
(School of Electrical Automation and Information Engineering,Tianjin University, Tianjin 300072,China)
第38卷 第 5 期
2017年 5 月
白
动
化
仪
表
V ol.38 No. 5 May. 2017
Pቤተ መጻሕፍቲ ባይዱOCESS AUTOMATION INSTRUMENTATION
电学层析成像技术
王化祥
(天津大学电气自动化与信息工程学院， 天 津 300072)
摘 要 ：电学层析成像技术是一种两相 / 多相流检测技术。该技术具有无辐射、 非侵入、 响应速度快以及可视化等优点。对目前国内 外快速发展的电学层析成像技术进行了介绍。电学层析成像系统采用特殊设计的敏感空间阵列电极， 以非接触或非侵入方式获取被 测敏感场信息。利用图像重建算法再现多相流体在管道内或反应装置内部某一截面的分布状态， 从而获得多相流中离散相浓度分布 及其随时间的变化规律。电学成像技术可广泛应用于石油、 化工、 电力、 冶金、 建材、 食品等领域， 如 : 石油工业中油 / 气/ 水 混 输 过 程 ； 冶金、 电力工业中各种气力物料输送过程 ; 化工、 医药、 能源等领域中的干燥、 混合、 流态化、 扩散、 反 应 等 过 程 。该技术极大提高了人 们对生产过程信息的获取和分析能力， 为过程参数在线监测和控制提供了一种全新的手段。 关 键 词 ：电学层析成像； 敏感阵列电极； 数据采集系统； 图像重建算法； 正问题和逆问题求解
〇 引言
电 学 层 析 成 像 （ electrical tomography,ET ) 技术是 2 0 世 纪 8 0 年代国际上发展起来的一种两相/ 多相流检测 技术。它类似于计算机断层成像 (computed tomography, CT) ， 通过安装在被测管道周边的空间敏感电极阵列， 不断对被测流场进行扫描并获取相应的流动信息， 借 助于图像重建算法， 实现流体在管道内或反应装置内 部二维或三维的分布图像。电学层析成像技术具有实
Abstract ：The electrical tomography technology is a two - phase/multi - phase flow detection technology. This technology features
many advantages, e. g. ,no radiation, non - invasive, fast response and visualization,etc. Its rapid development at home and abroad is introduced. By using specially designed sensitive space array electrode, the electrical tomography system can acquire the information of the sensitive field measured with non - contact or non - intrusive manner. The distribution status at a certain cross - section of multi - phase fluid in a pipe or reactor can be reconstructed by adopting the image reconstruction algorithm, thus the concentration distribution of the dispersed phase and its variation with time are obtained. The electrical tomography technology can be widely used in petroleum, chem ical, electric power, metallurgy, building m aterials, food and other industries, for example, the oil /gas/w ater mixing transportation process in the petroleum industry, various of pneumatic material conveying process in metallurgy and electric power industry, and drying and blending processes, fluidization process, diffusion process, reaction process in the fields of chemical industry, medicine and energy. This technology greatly improves the capability of human for obtaining and analyzing the information of production processes, and provides the novel measures for monitoring and control the process parameters online.
Keywords ： Electrical tomography technology ；Sensing array electrode ；Data acquisition system ；Image reconstruction algorithm ；
Solving of forward problem and inverse problem
DOI： 10.16086/j. cnki. issnlOOO -0380.201705001
Electrical Tomography Technology
WANG Huaxiang
(School of Electrical Automation and Information Engineering,Tianjin University, Tianjin 300072,China)
第38卷 第 5 期
2017年 5 月
白
动
化
仪
表
V ol.38 No. 5 May. 2017
Pቤተ መጻሕፍቲ ባይዱOCESS AUTOMATION INSTRUMENTATION
电学层析成像技术
王化祥
(天津大学电气自动化与信息工程学院， 天 津 300072)
摘 要 ：电学层析成像技术是一种两相 / 多相流检测技术。该技术具有无辐射、 非侵入、 响应速度快以及可视化等优点。对目前国内 外快速发展的电学层析成像技术进行了介绍。电学层析成像系统采用特殊设计的敏感空间阵列电极， 以非接触或非侵入方式获取被 测敏感场信息。利用图像重建算法再现多相流体在管道内或反应装置内部某一截面的分布状态， 从而获得多相流中离散相浓度分布 及其随时间的变化规律。电学成像技术可广泛应用于石油、 化工、 电力、 冶金、 建材、 食品等领域， 如 : 石油工业中油 / 气/ 水 混 输 过 程 ； 冶金、 电力工业中各种气力物料输送过程 ; 化工、 医药、 能源等领域中的干燥、 混合、 流态化、 扩散、 反 应 等 过 程 。该技术极大提高了人 们对生产过程信息的获取和分析能力， 为过程参数在线监测和控制提供了一种全新的手段。 关 键 词 ：电学层析成像； 敏感阵列电极； 数据采集系统； 图像重建算法； 正问题和逆问题求解
〇 引言
电 学 层 析 成 像 （ electrical tomography,ET ) 技术是 2 0 世 纪 8 0 年代国际上发展起来的一种两相/ 多相流检测 技术。它类似于计算机断层成像 (computed tomography, CT) ， 通过安装在被测管道周边的空间敏感电极阵列， 不断对被测流场进行扫描并获取相应的流动信息， 借 助于图像重建算法， 实现流体在管道内或反应装置内 部二维或三维的分布图像。电学层析成像技术具有实
Abstract ：The electrical tomography technology is a two - phase/multi - phase flow detection technology. This technology features
many advantages, e. g. ,no radiation, non - invasive, fast response and visualization,etc. Its rapid development at home and abroad is introduced. By using specially designed sensitive space array electrode, the electrical tomography system can acquire the information of the sensitive field measured with non - contact or non - intrusive manner. The distribution status at a certain cross - section of multi - phase fluid in a pipe or reactor can be reconstructed by adopting the image reconstruction algorithm, thus the concentration distribution of the dispersed phase and its variation with time are obtained. The electrical tomography technology can be widely used in petroleum, chem ical, electric power, metallurgy, building m aterials, food and other industries, for example, the oil /gas/w ater mixing transportation process in the petroleum industry, various of pneumatic material conveying process in metallurgy and electric power industry, and drying and blending processes, fluidization process, diffusion process, reaction process in the fields of chemical industry, medicine and energy. This technology greatly improves the capability of human for obtaining and analyzing the information of production processes, and provides the novel measures for monitoring and control the process parameters online.
Keywords ： Electrical tomography technology ；Sensing array electrode ；Data acquisition system ；Image reconstruction algorithm ；
Solving of forward problem and inverse problem