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ERT数据采集系统的优化与模块化设计

李二平  
【摘要】: 电阻层析成像技术是过程层析成像技术的一个分支,是电阻抗层析成像技术的一种简化形式,具有非侵入、无辐射、在线测量等优点。在地质勘探、工业过程与环境监测等方面有许多成功应用。 实际工业环境中,两相/多相流体具有较高的流动速度,而目前的电阻层析成像系统,很难满足工业上的速度要求,为解决这一问题,还有许多实际问题需要完成。目前天津大学层析成像课题组的TERT-4型系统实时性比较差,数据采集速度大约为50幅/秒,不能满足过程测量需要。而且由于采用分离式电子线路设计结构,电路极其不稳定,需要进行反复调试,给实验带来了很大困难。本论文为解决TERT-4型系统数据采集速度慢,稳定性、可靠性差的问题,进行了ERT数据采集系统的模块化设计。 作者在本课题中完成的工作如下: 1.设计了基于高速数字I/O卡和高速A/D转换卡的ERT数据采集系统,分别采用高速数字I/O卡和A/D转换卡作为数据采集系统的控制模块和数据采集通道,完成了硬件平台的设计,该系统包括信号发生、电极传感器阵列、数据处理、数据采集、信号背板等部分,采用自定义总线,模块化设计。对系统中滤波环节进行了仿真。 2.编写了驱动程序,程序包括产生所需波形,控制电极选通,设置差动放大倍数,A/D转换等。对各模块和系统整体进行了调试,对各个模块的性能进行了测试和验证。包括产生信号的稳定性,带通滤波、压控电流源的可靠性,电极选通策略的可行性和正确性等。 3.在系统调试成功的基础上,单截面16电极的垂直管道内注入盐水,进行了模拟场静态实验,包括单一介质场和不同介质分布场,并初步分析了实验数据,得到了电势场分布,初步验证了系统的稳定、可靠性。


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