收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于双极性脉冲电流激励的电阻层析成像系统的研制及其在两相流测量中的应用研究

黄海波  
【摘要】: 两相流系统应用范围的广泛性促进了两相流领域研究工作的迅速发展,目前已成为国内外给予极大关注的前沿学科。两相流系统是一个复杂的非线性动态系统,相间存在着界面效应和相对速度。两相流参数实时、准确测量一直是一个急需解决而又长期难以解决的问题。 电阻层析成像(ERT)技术是过程层析成像技术的研究热点之一,它适用于两相流中以导电性介质为连续相的工业过程,利用物场电导特性的变化来获取物场信息实现过程层析成像,与传统的过程参数检测技术相比,具有非侵入、响应速度快、成本低、无辐射、结构简单、适用范围广等优点,可提供封闭的管道或过程容器设备内部多相组分物质参数的二维/三维可视化信息。因此它在生产过程监控和环境监测等诸多领域有着巨大的潜力。 本文从ERT技术的原理性研究出发,以ERT技术在两相流可视化测量中的应用为研究背景,针对ERT技术中的一些难点和现有的ERT系统的不足之处。提出并研制成功了一种新型的基于双极性脉冲电流激励的高速电阻层析成像系统并实现了垂直管道的气/液两相流的在线监测。本文的主要工作如下: (1)基于双极性脉冲电流激励的原理提出了一种新型的适用于电阻层析成像系统的高速微弱电阻变化测量电路。该电路主要优点如下:①该电路没有采用传统的交流电流激励法作为系统的设计原理,而是通过快速的正负极性电流切换来削弱直流电流激励时激励电极的极化效应,使通过直流法来测量气/液两相流的电阻微弱变化成为可能。由于系统采用了直流脉冲信号作为系统的激励源,后续的信号处理电路就可以直接获得测量结果,无需复杂、耗时的滤波电路,这就消除了滤波器这一限制数据采集速度提高的“瓶颈”问题。②该电路通过驱动屏蔽技术、差动放大、隔离等一系列措施来增强系统性能,双向脉冲激励源的采用既消除了电极片的极化效应,又提高了系统一倍的精度,基于该电路的研制的ERT系统具有抗干扰能力强,信噪比高等优点。③为了进一步提高系统的数据采集速度以实现实时成像,系统采用了并行采样和串行测量相结合的测量方式,既进一步提高了系统的数据采集速度,又能节约成本。 (2)基于该新型高速微弱电阻变化测量电路研制了一套完整的电阻层析成像系统,该仪表完全基于工业现场仪表模式设计,上位机通过RS232/RS422总线向下位机发送指令完成故障检测、参数配置、数据采集等各种功能。经实验 浙江大学硕十学位论文 测试,该系统在115.2KbpS的通讯波特率下平均数据采集速度为65幅/秒〔相 邻模式,104点/幅)。目前国内有文章报导的最高数据采集速度为50幅/秒 (3)引入了一个适用于电阻层析成像系统的通用高速通讯模块,该模块支持 RS422和RS232双协议,最高波特率达到921.6KbPs,具有通讯波特率高、 抗干扰性能好以及成本低廉等优点。该模块成功应用于电阻层析成像系统 后,较大幅度的提高了电阻层析成像系统的数据采集速度。 (4)对实验中测得的图像数据,分别采用了灵敏度系数法、Tikhonov正则化技术 和ART相结合的组合型图像重建算法、改进的BFGS算法进行离线成像。通 过对其成像结果进行比较。指出了上述三种算法各自的优缺点。以上的三种 算法代表了国内外对ERT成像算法研究的最新热点,对其实际成像效果进行 比较有利于进一步的改进。 (5)分别利用成像速度较快的灵敏度系数法和成像效果较好的改进BFGS算法实 现了ERT系统的实时成像,其实时成像速度分别达到了26幅/秒和10幅/秒, 并在各种条件下对垂直管道的模拟气/液两相流的各种流型进行观察。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王雷,王保良,冀海峰,黄志尧,李海青;两相流检测ECT高速数据采集系统的研制[J];浙江大学学报(工学版);2002年05期
2 李英,黄志尧,冀海峰,李海青;两相流参数测量ERT图像重建算法的研究[J];浙江大学学报(工学版);2003年04期
3 黄海波,王保良,黄志尧,李海青;基于双极性脉冲电流技术的电阻层析成像硬件系统的研制[J];机电工程;2002年06期
4 吴新杰,王师;径向基神经网络在层析成像中的应用[J];仪表技术与传感器;2000年03期
5 肖化,陈小兰,何惠玲,保宗悌;基于改进BP算法的两相流层析成像仿真[J];仪器仪表学报;2000年03期
6 黄志尧,金宁德,李海青;层析成像技术在多相流检测中的应用[J];化学反应工程与工艺;1996年04期
7 黄志尧,赵昀,王保良,李海青;电容层析成像两相流流型可视化系统[J];仪器仪表学报;2001年05期
8 马宁,胡正仪,唐雪原,王延平;一种用于走时层析成像的改进算法[J];CT理论与应用研究;1995年04期
9 郝魁红,王化祥;一种新型层析成像重建算法[J];中国民航学院学报;2005年02期
10 黄松明;层析成像技术在过程检测中的应用──电容式两相流层析成像系统[J];清华大学学报(自然科学版);1989年04期
11 张朋,王小璞,张兆田,吴慧利,李爱民,李骏;工业CT机成像专用软件的研制[J];CT理论与应用研究;2000年S1期
12 郭履灿;印度洋巨震海啸的一种层析成像发震机理的解释[J];CT理论与应用研究;2005年01期
13 李国娜,王保良,黄志尧,李海青;电容层析成像中电容检测方法的分析比较[J];仪器仪表学报;2005年S2期
14 张科;谢佳;胡光岷;邓正虹;;基于广义线性反演的流量矩阵估计算法[J];计算机应用;2008年03期
15 陈丹妮;于斌;刘夏;屈军乐;牛憨笨;;基于数字微镜装置的结构光照明层析成像(英文)[J];深圳大学学报(理工版);2008年04期
16 李英,冀海峰,黄志尧,李海青;电阻层析成像系统软场特性研究[J];仪器仪表学报;2002年S1期
17 马峰,郑兆华,李恒国;颅脑外伤分类的CT特征[J];CT理论与应用研究;1998年03期
18 邓正虹;胡光岷;;基于模拟退火的流量矩阵估计[J];计算机工程与应用;2009年32期
19 高晋占;;用于两相流流速测量的极性导向式自适应算法[J];工业仪表与自动化装置;2006年03期
20 赵祥模;李娜;关可;宋焕生;;基于LTI射线追踪的改进的ART算法[J];中国图象图形学报;2009年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 肖化;胡广莉;何惠玲;保宗悌;;基于图象分割的人工神经网络在两相流层析成像中应用研究[A];中国图象图形科学技术新进展——第九届全国图象图形科技大会论文集[C];1998年
2 李玉喜;刘四新;;跨孔层析成像四种算法的研究[A];中国地球物理·2009[C];2009年
3 曾吕明;邢达;谷怀民;杨迪武;杨思华;向良忠;;基于多元线性阵列探测器的快速微波致热声层析成像[A];第十次中国生物物理学术大会论文摘要集[C];2006年
4 裴顺平;许忠淮;汪素云;;中国大陆Sn波速度层析成像[A];中国地球物理学会年刊2002——中国地球物理学会第十八届年会论文集[C];2002年
5 彭黎辉;陆耿;张宝芬;廖延彪;;电容成像技术及其应用[A];第三届全国数字成像技术及相关材料发展与应用学术研讨会论文摘要集[C];2004年
6 高丽丽;何琳;徐果明;朱良保;;层析成像中反演参数选取的影响[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
7 周连庆;赵翠萍;陈章立;;利用地方震层析成像研究龙滩水库库区三维V_P和V_P/V_S层析成像[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
8 周平;吴承伟;;多孔电极中的气水两相微观渗流[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
9 孙永进;姜常珍;徐立军;;电阻层析成像(ERT)两相流检测激励源对比分析[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(上)[C];2001年
10 房立华;吴建平;王未来;明跃红;;华北地区噪声层析成像研究[A];中国地震学会成立三十年学术研讨会论文摘要集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王微微;气液两相流参数检测新方法研究[D];浙江大学;2006年
2 陈稷;太赫兹波及光学过程层析成像技术研究[D];浙江大学;2005年
3 施艳艳;电导/电磁传感器两相流测量机理研究[D];天津大学;2012年
4 冀海峰;小波分析技术在两相流检测中的应用研究[D];浙江大学;2002年
5 白志明;深地震测深剖面的层析成像研究及其应用[D];中国地震局地球物理研究所;2002年
6 王振宇;土木工程的层析成像与广义反演研究[D];浙江大学;2003年
7 王雷;电容层析成像系统的研制及其在两相流参数检测中的应用研究[D];浙江大学;2003年
8 马银亮;高浓度气固两相流的数值模拟研究[D];浙江大学;2001年
9 孙涛;基于数据融合技术的两相流流型辨识与流量测量方法研究[D];浙江大学;2002年
10 李娟;首都圈地区Pn和PmP波层析成像研究[D];中国地震局地球物理研究所;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄海波;基于双极性脉冲电流激励的电阻层析成像系统的研制及其在两相流测量中的应用研究[D];浙江大学;2004年
2 崔海利;基于电容层析成像技术的气液两相流参数检测[D];浙江大学;2006年
3 聂文平;涡轮式超细分级机分级流场的数值模拟研究[D];武汉理工大学;2004年
4 王宏亮;轴流式油气混输泵单个压缩级叶轮流场CFD模拟分析[D];兰州理工大学;2005年
5 丁德智;新型油水分离装置的研制[D];大连海事大学;2003年
6 王俊;电导式纵向多极阵列油/水两相流测量方法研究[D];天津大学;2004年
7 曹勇;绝热毛细管两相流特性与实验研究[D];浙江大学;2005年
8 葛李;信息处理技术在气固两相流检测中的应用[D];广东工业大学;2004年
9 李宇;基于差压信号的管道内气固两相流混沌特性研究[D];华北电力大学(河北);2003年
10 张庆军;减压转油线的数值模拟研究[D];天津大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 黄寰;层析成像技术揭示地球奥秘[N];中国矿业报;2004年
2 记者 张文;每车一年节水5000升[N];西安日报;2010年
3 ;喷射热泵式增压换热器节能显著[N];中国化工报;2004年
4 本报记者 孟凡君;资源勘探的得力助手[N];中国矿业报;2008年
5 实习生 李维 本报记者 赵雪;实验室“身价”几千万[N];科技日报;2005年
6 记者 刘如春 通讯员 刘文祥;地震CT技术洞悉岩溶变化[N];地质勘查导报;2008年
7 本报特约记者 曹菲;杨文采与他的应用地球物理反演理论[N];地质勘查导报;2006年
8 张永安 张娜;全国小城镇建设示范镇——米河镇[N];中国乡镇企业报;2001年
9 刘艳萍;油气润滑技术在有色行业的应用[N];中国有色金属报;2005年
10 石岩;中天山地幔精细结构研究项目[N];科技日报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978