[发明专利]电容层析成像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种电容层析成像传感器。

背景技术

随着循环流化床锅炉参数的提高和容量的增大，其内部的颗粒流动规律变得极为复杂，而密相区布风均匀性也就显得尤为重要。然而，实时、有效的截面颗粒浓度分布测量技术的缺乏阻碍了对循环流化床锅炉内部流体动力特性的描述。一般而言，循环流化床内部流体的动力特性通常可以利用侵入式的点测量技术来获取，例如动量探针、电容探针和光纤探针等。但是这些方法只能测量局部、瞬态颗粒浓度，随着流动尺度的增大，点测量方法难于得到内部流动信息，而成像技术则可以得到时间平均或者实时的多相流的场图像。

电容层析成像作为一种可视化测量技术，由于其具有无辐射、成像速度快(大于100帧/秒)、非接触和非侵入，耐高温高压以及低成本等诸多优点，已经发展成为一种非常有前途的过程成像方法。在大尺度循环流化床锅炉中，为了提高锅炉的性能，炉膛从传统的方形、矩形演变为各种不规则的多边形形状。常规的电容层析成像传感器在设计制作过程中一般将测量电极布置在被测管道或者容器的外侧面，测量电极与外部屏蔽罩之间通过外加的绝缘层隔离。

图1为现有技术电容层析成像传感器的示意图，被测管道为圆形。请参照图1，该电容层析成像传感器包括：测量电极组T3，包括多个分离的附着在被测管道T1外侧面的测量电极，绝缘层T2，覆盖于多个测量电极及被测管道T1外侧面，屏蔽罩T4，覆盖于绝缘层T2的外侧面。

然而，针对大尺度多边形的测量对象，已有的电容层析成像传感器设计存在两个无法克服的弊端：其一，随着被测区域截面形状的不规则以及尺度的增加，测量电极的布置和安装变得比较困难；其二，已有的屏蔽层及屏蔽罩的安置方式会引入不可忽略的杂散电容，对测量结果产生影响。此外，随着被测量区域尺度的增加，电容层析成像传感器中心区域的灵敏度会明显降低，常规的单电极激励-单电极测量的激励测量模式会降低重建图像的质量。为了对这一类工业过程中的气固两相流动进行测量，需要设计有别于传统的电容层析成像传感器并采用新的激励测量模式。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种能够方便布置和安装测量电极组和屏蔽电极组的电容层析成像传感器。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种电容层析成像传感器。该电容层析成像传感器包括：传感器内框1，呈筒状结构，其横截面为与被测管道的横截面形状与尺寸一致的多边形；传感器外框2，包括若干个分别固定于所述传感器内框1各个外侧面的绝缘平板；屏蔽电极组，包括若干个固定于所述传感器外框2相应平板的外侧面的金属材质的平板状屏蔽电极4；以及测量电极组，包括若干个固定于所述传感器外框2相应平板的内侧面的金属材质的平板状测量电极3。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明电容层析成像传感器具有以下有益效果：

(1)增加了传感器外框，测量电极布置在传感器外框内壁，避免与被测流体的直接接触；屏蔽电极组布置在传感器外框外侧面，实现了与测量电极的电气绝缘，从而使得测量电极与屏蔽电极组的安装更加灵活；

(2)增加的传感器外框可以作为固定结构和位置的屏蔽层，降低了杂散电容；

(3)相邻连续多电极作为激励电极组，增加了传感器中心区域的灵敏度，可以有效的降低测量噪声的干扰，提高图像重建的质量及稳定性。

附图说明

图1为现有技术电容层析成像传感器的示意图；

图2为根据本发明实施例电容层析成像传感器的正视图；

图3为根据本发明实施例电容层析成像传感器的右视图；

图4为图2所示电容层析成像传感器沿A-A向的剖视图；

图5为图4所示电容层析成像传感器中B部的局部放大图。

【主要元件】

1-传感器内框；      2-传感器外框；

3-测量电极；        4-屏蔽电极组；

5-带内螺纹套管；    6-螺栓；

7-法兰盘。

具体实施方式