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小波分析技术在电容层析成像系统流型识别中的应用研究

权志英  
【摘要】:过程层析成像(PT)技术是近年来飞速发展起来的一门新技术,该技术在解决多相流检测问题上有巨大的发展潜力和广阔的工业应用前景。电容层析成像(ECT)技术是基于电容敏感机理的过程成像技术,以其非辐射、非侵入、响应速度快、结构简单、成本低、适用范围广、安全性能好等优点,成为目前过程层析成像技术发展的主流和研究热点。小波分析技术(Wavelet Analysis Technique)是近二十年才迅猛发展起来的新兴科学和实用工具,在Matlab数学软件的支持下可以在许多应用领域显示出巨大的优越性与生命力。小波变换具有可对信号进行时频分析、信号局部特征提取和时变滤波等特点。小波分析用于多相流检测及流型辨识领域,具有所需参数少,处理方法简单,强大的小波分析工具箱等明显的优势,同时便于实时、连续地判断波形等特点。 本文以8电极电容层析成像系统为研究对象,通过建立传感器的工作原理数学模型,研究了油水两相流的流型识别问题,以小波有限元模型为基础对场域进行剖分,以此为投影数据,对典型流型的流体进行基于遗传算法的图像重建。本文的主要研究内容和成果如下: 1. 首先从理论上分析了电容层析成像技术的工作原理,建立了相对敏感场的数学模型; 2. 对场域采取了四边形单元剖分模型,对系统进行仿真分析; 3. 对油水两相流的6 种典型流型进行分析,提取各种流型特征值; 4. 采用模糊识别法,建立模糊识别模型,对6 种流型进行模糊识别; 5. 建立了基于遗传算法的图像重建算法,对6 种典型流型进行图像重建。


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