[发明专利]基于ECT的底吹搅拌装置及反应物浓度与分布测量方法

权利要求书

1.基于ECT的底吹搅拌装置，其特征在于，包括底吹搅拌反应器和ECT数据采集系统；

所示底吹搅拌反应器包括：气体输送管、底吹气体喷头、底吹搅拌腔以及双层ECT回字形传感器；

所述气体输送管，用于输送气体；

所述底吹气体喷头，用于将所述气体喷入所述底吹搅拌腔；

所述底吹搅拌腔，用于基于所述气体对工质进行搅拌，使工质的介电常数产生变化；

所述双层ECT回字形传感器，用于将工质介电常数的变化转换为工质电容信号，并将所述工质电容信号传输给所述ECT数据采集系统；

所述ECT数据采集系统，用于基于所述工质电容信号进行实时成像，并获取工质混匀时间，实现对所述底吹搅拌反应器内工质浓度与分布的测量。

2.根据权利要求1所述的基于ECT的底吹搅拌装置，其特征在于，

所述底吹搅拌反应器，为水平设置的圆柱形灌体，半径为300～310mm，长度为1600～1640mm；

所述底吹气体喷头的喷口直径为4～5mm。

3.根据权利要求1所述的基于ECT的底吹搅拌装置，其特征在于，

所述双层ECT回字形传感器包括传感器电极和屏蔽电极；

所述传感器电极包括8个或16个，16个所述传感器电极的所述双层ECT回字形传感器的口字形部分高350mm，宽103.2mm，口字形边框厚13.5mm，矩形部分高250mm，宽54.1mm；

所述屏蔽电极材质为铜；

所述传感器电极和屏蔽电极之间设置有海绵双面胶层。

4.根据权利要求1所述的基于ECT的底吹搅拌装置，其特征在于，基于所述工质电容信号进行实时成像的方法包括：

基于所述工质电容信号，采用改进线性Bregman算法进行图像重建得到ECT图像；

采用高通滤波去噪处理所述ECT图像，获得去噪ECT图像；

提取所述去噪ECT图像中气相区域、液相区域以及气液混合相区域不同颜色的RGB值；

采用支持向量机对所述不同颜色的RGB值进行学习以及训练，获取RGB值数据库；

基于所述RGB值数据库对所述去噪ECT图像进行识别，获取特征提取图；

对所述特征提取图进行灰度处理，获得灰度特征提取图；

对所述灰度特征提取图通过色彩对比度定性判别所述底吹搅拌反应器内工质浓度与分布。

5.根据权利要求4所述的基于ECT的底吹搅拌装置，其特征在于，所述工质混匀时间的获取方法包括：

采用计盒维数腐蚀法处理所述ECT图像，获取分形维数斜率P值；

所述分形维数斜率P值达到初始稳定的时间为工质混匀时间。

6.基于ECT的反应物浓度与分布测量方法，所述反应物浓度与分布测量方法采用权利要求1-5任一项所述的基于ECT的底吹搅拌装置，其特征在于，包括如下步骤：

输送气体；

基于所述气体对工质进行搅拌，使工质的介电常数产生变化；

将工质介电常数的变化转换为工质电容信号；

基于所述工质电容信号进行实时成像，并获取工质混匀时间，实现对工质浓度与分布的测量。

7.根据权利要求6所述的基于ECT的反应物浓度与分布测量方法，其特征在于，基于所述工质电容信号进行实时成像的方法包括：

基于所述工质电容信号，采用改进线性Bregman算法进行图像重建得到ECT图像；

采用高通滤波去噪处理所述ECT图像，获得去噪ECT图像；

提取所述去噪ECT图像中气相区域、液相区域以及气液混合相区域不同颜色的RGB值；

采用支持向量机对所述不同颜色的RGB值进行学习以及训练，获取RGB值数据库；

基于所述RGB值数据库对所述去噪ECT图像进行识别，获取特征提取图；

对所述特征提取图进行灰度处理，获得灰度特征提取图；

对所述灰度特征提取图通过色彩对比度定性判别所述底吹搅拌装置内反应物浓度与分布。

8.根据权利要求7所述的基于ECT的反应物浓度与分布测量方法，其特征在于，

所述工质混匀时间的获取方法包括：

采用计盒维数腐蚀法处理所述ECT图像，获取分形维数斜率P值；

所述分形维数斜率P值达到初始稳定的时间为工质混匀时间。