用于两相流检测的电容层析成像系统的分析

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1、独创性声明本人声明所里交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文t1．t已经标ii,tt弓1用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集休已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做IIl贡献的个人和集体，均已在文Iff以明确方式标f!l：

2、。本人完全意iJ4至i]木声明的法律结果III木人承担。学位论文作者签名：；瑶口d：讯日期：沙叶年朔B日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，itll．学校有权保留jf：向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅

3、和借阅。本人授权华小科技大学可以将木学位论文的全部或部分内容编入有关数土Ii；库进行检索，刚以采朋影印、缩印或扫揣等复制手段保存和_}f_：编木学位论文。保密口，证⋯年解密后适J1J木授权二‰本论文属于不保密口／(请在以上方框内打“寸’)学位论文作者签名：漆咖队日期：p，乎年J『月8171指导教师签名：扔科口期：伽中年j-月膨日华中科技大学硕士学位论文1．1本课题的介绍和意义1绪论本课题是用于两相流检测的电容层析成像系统的研究，由我们实验室根据目前该领域的研究实际自行选定的。相的概念通常是指某一系统中具有相同成份及相同物理、化学性质的均

4、匀物质部分，各相之间有明显可分的界面。从宏观的角度出发，通常可将自然界中的物质分为三种相，即气相、液相和固相。所谓两相流或多相流是指同时存在两种或多种不同的物质流动”I。在两相流的研究中，也常常将物质分为连续介质和离散(非连续)介质。多相流中气体和液体属于连续介质，因此又被称为连续相或流体相：固相颗粒、液滴、气泡等属于离散介质，常被称为离散相或颗粒相。离散相可以是不同物态、不同化学组成、不同形状的颗粒(气泡、液滴等)[2101。自然界存在众多的多相流现象，如空中的烟尘弥漫、水土流失等，特别在化工、炼油、冶金、轻工、环保及核能等行业中多相

5、流动现象更是普遍存在。随着生产自动化和信息化的发展，对多相流系统在生产过程中的流型识别也提出了迫切的要求，主要体现在对管道内部物质截面的各相组成部分要有可视化的图像进行显示。然而，由于多相流流型复杂多变，现存的多相流测量仪表的精度在不同程度上受流型变化的影响，所以多相流参数的准确测量难度很大。目前多相流参数检测技术还不是很成熟，建立起来的图像误差很大，精度不高。工业中常见的多相流动系统中以两相流(尤其是气囿两相流、气液两相流和液液两相流)最为普遍【II。随着国民经济的发展，多相流系统在工业中的应用越来越多，剥多年fI流T业生产过程的计量

6、、节能与控制提出了更高的要求。目前多相流参数检测技术的发展水平远远不能满足工业发展的要求，多相流参数检测技术发展现状和水平与飞速发展的现代工业应用之间的矛盾日益突出，因此，发展多相流检测技术是现代工业发展的迫切要求，研究多相流技术对国民经济的发展具有霞要意义。层析成像(Tomography)被定义为产生目标物体横截面的图像，即横截面剖面图121141o重建一副横截面图像就可被称为层析成像，用来对不能直接得到的目标物体的内部情况进行检测，实际中常用来对管道内部多相流的分布、集装箱内部的物体、人体华中科技大学硕士学位论文内部的情况进行检测。

7、绝大部分层析成像技术是通过多个传感器排列在过程中来动态的获得实时的空间信息和过程参数。工业生产中反映过程状况的参数有很多，常见的有温度、压力、流量、料量、物位和密度等。对这些参数的检测构成过程检测的基本内容，对于保证产品的产量和质量，企业节能降耗增效、提高市场竞争力，保障安全与清洁生产，都起着十分重要的作用⋯。国内外众多学者将层析成像技术用于多相流检测，取得了一系列的研究成果。电阻抗层析成像技术(ElectricalimpedanceTomography，简称EIT)，包括电阻层析成像技术(ElectricalresistanceTom

8、ography，ERT)、电容层析成像技术(ElectricalcapacitanceTomography，ECT)和电磁感应层析成像技术(ElectromagneticinductanceTomography，EMT)，是由目前的医用过程成像技术ProcessT0mo矿aphy(简称PT)发展起来的121-{4l。自七十年代初医学PT的应用以来得到蓬勃发展，工业上层析成像技术已取得显著成绩，它的应用范围愈来愈广，水平也愈来愈高，它以PT为原理，应用于工业产品，对产品进行质量检测和性能测试。随着在线工业应用要求的不断提高，近年来对过程成

9、像的需求日益迫切，它在生产过程的自动控制与检测方面应用愈来愈广。由于传统检测手段受实际检测条件的严格限制，难以得到过程中的动态内部参数。应用电学等无干扰检测手段可以得到二维断层图像，取得更多的直接可靠的内部