基于雙極性脈沖電流激勵的電阻層析成像系統(tǒng)的研制及其在兩相流測量中的應(yīng)用研究.pdf

1、該文從ERT技術(shù)的原理性研究出發(fā),以ERT技術(shù)在兩相流可視化測量中的應(yīng)用為研究背景,針對ERT技術(shù)中的一些難點和現(xiàn)有的ERT系統(tǒng)的不足之處.提出并研制成功了一種新型的基于雙極性脈沖電流激勵的高速電阻層析成像系統(tǒng)并實現(xiàn)了垂直管道的氣/液兩相流的在線監(jiān)測.該文的主要工作如下:(1)基于雙極性脈沖電流激勵的原理提出了一種新型的適用于電阻層析成像系統(tǒng)的高速微弱電阻變化測量電路.該電路主要優(yōu)點如下:①該電路沒有采用傳統(tǒng)的交流電流激勵法作為系統(tǒng)的設(shè)

2、計原理,而是通過快速的正負(fù)極性電流切換來削弱直流電流激勵時激勵電極的極化效應(yīng),使通過直流法來測量氣/液兩相流的電阻微弱變化成為可能.由于系統(tǒng)采用了直流脈沖信號作為系統(tǒng)的激勵源,后續(xù)的信號處理電路就可以直接獲得測量結(jié)果,無需復(fù)雜、耗時的濾波電路,這就消除了濾波器這一限制數(shù)據(jù)采集速度提高的"瓶頸"問題.②該電路通過驅(qū)動屏蔽技術(shù)、差動放大、隔離等一系列措施來增強系統(tǒng)性能,雙向脈沖激勵源的采用既消除了電極片的極化效應(yīng),又提高了系統(tǒng)一倍的精度,基

3、于該電路的研制的ERT系統(tǒng)具有抗干擾能力強,信噪比高等優(yōu)點.③為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集速度以實現(xiàn)實時成像,系統(tǒng)采用了并行采樣和串行測量相結(jié)合的測量方式,既進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集速度,又能節(jié)約成本.(2)基于該新型高速微弱電阻變化測量電路研制了一套完整的電阻層析成像系統(tǒng),該儀表完全基于工業(yè)現(xiàn)場儀表模式設(shè)計,上位機通過RS232/RS422總線向下位機發(fā)送指令完成故障檢測、參數(shù)配置、數(shù)據(jù)采集等各種功能.經(jīng)實驗測試,該系統(tǒng)在115.2

4、Kbps的通訊波特率下平均數(shù)據(jù)采集速度為65幅/秒(相鄰模式,104點/幅).目前國內(nèi)有文章報導(dǎo)的最高數(shù)據(jù)采集速度為50幅/秒[50](3)引入了一個適用于電阻層析成像系統(tǒng)的通用高速通訊模塊,該模塊支持RS422和RS232雙協(xié)議,最高波特率達(dá)到921.6Kbps,具有通訊波特率高、抗干擾性能好以及成本低廉等優(yōu)點.(4)對實驗中測得的圖像數(shù)據(jù),分別采用了靈敏度系數(shù)法、Tikhonov正則化技術(shù)和ART相結(jié)合的組合型圖像重建算法、改進(jìn)的B