電容耦合非接觸電導(dǎo)檢測技術(shù)在流體檢測中的應(yīng)用研究.pdf

1、電導(dǎo)率是流體的基本物理特性之一，其測量值通常與流體各種內(nèi)部特性相關(guān)，因此電導(dǎo)測量技術(shù)一直是研究流體特性的重要手段。電容耦合非接觸電導(dǎo)檢測（CapacitivelyCoupledContactlessConductivityDetection，C4D）技術(shù)具有電極非接觸、結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性好等特點(diǎn)，但目前仍處于發(fā)展初期，主要應(yīng)用于分析化學(xué)領(lǐng)域，在過程工業(yè)和環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用研究還比較少見。
　　本文對C4D技術(shù)在小管道、常規(guī)大管道中流

2、體電導(dǎo)檢測以及其在水質(zhì)檢測中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)提出了基于相敏解調(diào)的C4D電導(dǎo)率檢測方法，構(gòu)建了兩電極C4D小管道電導(dǎo)檢測系統(tǒng)。首先，以KCl溶液單相流為測量對象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。測試結(jié)果表明，相對于傳統(tǒng)的C4D檢測系統(tǒng)，本系統(tǒng)具有較好的分辨率和靈敏度，提高了電導(dǎo)率測量范圍，同時也可以獲得流體的更多信息。其次，以氣液兩相流為測量對象，獲得了四種典型流型的電導(dǎo)率信號并提取了時域和頻域的多個特征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，

3、本系統(tǒng)測得的不同流型下的信號，其特征存在明顯差異，能夠有效地反映出氣液兩相流流型的變化特性。
　　(2)提出了基于相敏解調(diào)的電容耦合式非接觸電阻層析成像電阻并行測量方法，分析了并行測量模型，研究了電阻求解的新方法，獲得了傳感器場域的靈敏場分布，完成了硬件的制作、軟件的編程及軟硬件聯(lián)調(diào)，實(shí)現(xiàn)了樣機(jī)系統(tǒng)。測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)可獲得兩相流電導(dǎo)率實(shí)時分布圖像，數(shù)據(jù)采集速度可達(dá)120幀/秒，在保證具有較好的測量精度前提下，提高了系統(tǒng)的實(shí)時性

4、。
　　(3)針對地表水電導(dǎo)率測量傳感器在野外惡劣環(huán)境中進(jìn)行長期連續(xù)在線實(shí)時檢測時遇到的問題，提出了基于C4D的地表水非接觸電導(dǎo)率測量方法。研制了非接觸式測量傳感器，建立了一種采用串聯(lián)諧振原理的新型檢測系統(tǒng)。利用有限元仿真的方法建立了傳感器的仿真模型，對傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化進(jìn)行了研究，并分析了該系統(tǒng)的抗雜質(zhì)干擾能力。通過實(shí)驗(yàn)測試驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可行性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該系統(tǒng)具有傳感器結(jié)構(gòu)簡單、電極非接觸和抗雜質(zhì)干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠