[发明专利]电容/图像法同体积场成像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种过程成像技术，具体涉及一种电容层析成像传感器。

背景技术

电容层析成像技术(Electrical Capacitance Tomography, ECT)是80年代末发展起来的一项新型检测技术，其原理是依靠围绕被测区域的一组电容极板来获取不同电极对间的电容，然后经过数据采集装置传递给计算机，最终由计算机实现图像重建。由于其能够实现对整个截面上的物质分布测量，且廉价，测量速度快，近几年在气力输送、循环流化床、气液流动等两相流检测等方面得到了广泛应用。

ECT虽然广泛应用于各种两相流的测量，但由于传统的电容层析成像传感器往往将测量电极封闭布置在管壁外，并沿测量电极轴向上下两端布置端屏蔽，同时在测量电极外侧布置屏蔽罩。这种传统布置方式存在以下问题，首先，ECT测量电极轴向长度通常较长，而ECT重建图像仅仅是管道的断面图像，不能反映测量区域的轴向分布信息；其次，这种测量电极及屏蔽罩均采用封闭结构，遮蔽了测量区域，造成目前ECT与其它光学方法大都是非同体积场测量，其测量域不完全相同，流型的瞬息万变，造成即使其它测量条件完全一致，其各传感器所测流型并不能保证相同，使得图像重建及参数测量精度大打折扣。

同时，ECT具有“软场”特性，即ECT灵敏度分布受测量区域内物质分布的影响，影响着参数测量及图像重建的精度，同时也使得目前ECT对于低浓度气固两相流测量效果不佳。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种电容/图像法同体积场成像传感器，能同时获得物质分布的轴向及横向断面信息，提高检测精度，拓展测量范围，可对两相流稀相、密相成像。

本发明的技术方案是以下述方式实现的：一种电容/图像法同体积场成像传感器，包括电容层析传感器和测量管道，所述电容层析传感器包括屏蔽罩和设置在测量管外的测量电极，测量电极沿轴向两端设有端屏蔽，所述端屏蔽、测量电极和屏蔽罩是多孔网状结构，所述测量管道采用透光的玻璃材料。

所述测量电极均布在测量管道上，测量电极之间的间隙内设有隔离电极，隔离电极与端屏蔽相连，隔离电极是多孔网状结构。

所述测量电极非均匀分布在测量管道上，测量电极的各个电极网孔密度沿着管道周向从图像法测量视角中间向两侧由密变稀布置，网孔密度稀的测量电极电极宽度大于网孔密度密的测量电极。

所述测量电极数量为八、十二或者十六。

所述测量电极、端屏蔽和屏蔽罩是不锈钢材质或者铜材质。

与现有技术相比，本发明通过光透传感器引入同测量域光学图像“硬场”信息，可增加测量信息量，实现同体积场测量，通过轴向、横断面信息互补、修正，提高检测精度，拓展测量范围，对稀相密相均可成像：

(1) 本发明中端屏蔽、测量电极、隔离电极、屏蔽罩均采用多孔网状结构，能够实现电容/图像法同时同体积场测量，避免了非同体积场测量时流型瞬变、流型不同等对测量结果造成误差；

(2) 电容/图像法同体积场成像传感器具有速度快，价格低，非侵入式测量，保持测量流型原貌重现的优点；

(3) 利用电容层析成像获得管道横截面分布图像，利用高速摄像机获得轴向截面分布图像，不仅增加了测量信息量，而且实现了轴向、管道横断面信息互补、修正，同时可改善电容层析成像软场特性的影响，提高该装置的检测精度；

(4) 拓展了测量范围，使得该测量传感器针对稀相、密相两相分布均可成像测量。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图。

图2是图1中电容/图像法同体积场成像传感器的剖视示意图。

图3是实施例2的结构示意图。

图4是图3中电容/图像法同体积场成像传感器的剖视示意图。

图5为本发明工作状态示意图。

具体实施方式

实施例1：如图1~2所示，一种电容/图像法同体积场成像传感器，包括电容层析传感器和测量管道2，所述电容层析传感器包括屏蔽罩1和设置在测量管2外的测量电极5，测量电极5两端设有端屏蔽4，所述端屏蔽4、测量电极5和屏蔽罩1是网状结构，所述测量管道2为透光玻璃。

所述测量电极5均布在测量管道2上，测量电极5之间的间隙内设有隔离电极6，隔离电极6与端屏蔽4相连，隔离电极6是多孔网状结构。