电容层析成像中场域的一种新剖分方法

电容层析成像传感器的敏感场受多相流介质分布的影响，即软场特性为图像重建带来很大的困难。为了提高重建图像质量，对敏感场分布进行分析是非常必要的。采用有限元法，通过对敏感场域采用两种不同剖分形式的比较，提出了一种新的场域剖分形式，对敏感场分布进行计算机仿真。实验证明有限元模型是正确的，说明利用不等间距的剖分或可以得到较好的仿真结果，具有较高的精度。     

电容层析成像系统三维电场分析及阵列电极优化

通过电磁场有限元软件ANSYS仿真,构建电容层析成像(ECT)系统敏感阵列电极三维模型,分析ECT敏感场的"软场"效应,推导计算灵敏度矩阵,并分析敏感阵列电极结构参数对ECT电场灵敏度的影响,进而优化阵列电极结构.实验结果表明,利用优化的阵列电极可获得较均匀的敏感场分布及较高的检测灵敏度,并重构出较满意的图像.     

电容式两相流相浓度传感器的有限元模化与正交优化设计

将有限元法与正交设计法相结合对电容式两相流相浓度传感器进行了计算机辅助设计,建立了传感器的有限元模型,分析了模化误差及测试单元变化对敏感场均匀性评价指标的影响,指出优化过程中必须保持有限元网格的一致性以保证仿真结果的可比性,给出一传感器正交优化示例,优化后的传感器具有接近均匀的敏感场分布,性能指标有明显的改善·     

利用ECT传感器获取高炉块状区物料分布信息

针对基于传感器二维灵敏场分布的电容层析成像技术在很多应用场合的局限性,提出了一种基于电容传感器灵敏场三维分布特性的成像方法,并对该方法应用于高炉块状区物料分布的可视化监测进行了仿真研究·结果表明,所提出的成像方法不仅可以反映物料在管道截面上的分布,还可以由二维图像的灰度值反映出物料轴向相对厚度信息,该信息可为制定相应的布料制度提供依据·     

电容层析成象系统敏感场的仿真

过程层析成象是一项新的两相流检测技术。针对十电极电容层析成象系统,介绍了电容层析成象的基本原理、电容传感器的结构以及数学模型,用有限元分析方法对传感器敏感场及不同流型对应的电容值进行了仿真计算。给出了十电极电容传感器不同极板组合之间的敏感场分布,为相关的图象重建算法提供了理论依据。最后根据敏感场仿真结果对图象重建过程中的图象失真和电容传感器的“软场”特性作了相关分析。     

利用正交试验的电容传感器仿真及优化设计

针对电容传感器存在检测场灵敏度分布不均匀及其测量灵敏度低的问题,提出一种基于有限元分析与正交试验设计相结合的方法,分别对二电极、四电极及八电极的电容传感器结构进行优化设计,并对试验结果进行方差分析。通过比较分析各参数对不同电极电容传感器的影响规律,得出同时满足电容传感器检测场灵敏度分布的均匀性和测量灵敏度的最优组合方案。仿真试验表明,随着电极数的增加,检测场区域的灵敏度分布越来越不均匀,电容传感器的测量灵敏度越来越高。通过对优化设计结果进行静态测试试验,得出二电极、四电极、八电极传感器试验数据的方差分别为0.054 9、0.061 3、0.096 3,即灵敏度分布越来越不均匀,同时随着电极数的增加,灵敏度增大。试验结果与仿真计算结果具有较高的一致性,表明此方法所得出的优化结果具有合理性和正确性。     

气/固两相流相浓度传感器

研究了几种用于测量气／固两相流固相浓度的电容式传感器,采用３维有限元方法,模拟传感器的不同结构,计算其检测场内灵敏度的分布特性,并分别进行优化设计·通过分析比较,得到一种灵敏度分布最为均匀的螺旋式表面极板电容传感器结构,其均匀性误差低于６％,该传感器已用于工业现场·     

基于电阻层析成象技术的两相流检测的仿真

利用作者建立的电阻层析成象(ERT)仿真软件,对ERT应用于两相流检测进行了仿真研究·求出ERT敏感场的数值解,分析了敏感场灵敏度特性,最后得到仿真结果重建图象·仿真计算结果与理论解析解均方根误差低于1%,表明仿真过程是可信的·通过实际设定的5种典型两相流流型与重建出的图象比较,浅析了ERT应用于两相流检测的主要问题和努力方向·     

电容传感器场灵敏度分布计算的有限元模型

根据电介质极化理论,构造一种新的有限元模型,规定了试样的形状、大小、数量、分布等·仿真结果表明,任意划分的有限元网格,灵敏度均匀性计算值之间的差别可达４４７５％,采用这种新的有限元模型,灵敏度均匀性计算数据之间的差别降低至７３％·说明该有限元模型相对于不同的试样分布、大小和数量有较好的一致性     

利用ECT信息改进EST图像重建

提出了基于电容层析成像(ECT)与静电层析成像(EST)的双模态传感器技术.该技术应用电容层析成像重建得到的介质分布结果作为先验信息,提高了静电层析成像的图像重建精度.针对静电荷对ECT测量值的干扰进行了探讨.理论分析表明,ECT采用交流法检测电容,在高频交流激励、带通滤波方式下,微小电容检测系统可以消除颗粒感生电荷噪声的低频干扰.针对电荷灵敏场受介质分布的影响进行了研究,数值仿真计算表明,采用ECT提供的介质分布信息可修正实际流型下的电荷灵敏度,降低EST电荷分布反演的不确定度.由于EST的相对图像误差、相对电荷余量等图像重建指标均有所减小,所以图像相关性更好.     

同面散射场电容传感器的电极结构与敏感特性

同面散射场式电容传感器极板所产生的电场呈散射状,传统的电磁场理论很难得到精确的解析解,给传感器的设计及性能优化带来很大困难。该文在电磁场分析的基础上,采用有限元分析的方法研究了传感器电极结构与敏感特性之间的关系,并通过实验对分析结果进行了验证。结果表明:在用于金属目标的非接触位移测量时,传感器两电极极板间的距离存在最优值;叉指结构传感器量程和灵敏度均优于普通结构传感器。     

依据流型修正两相流组分含率的方法

两相流参数测量中,电容式组分含率传感器,受流型影响很大·仿真实验表明,该种传感器在测量管道气／油两相流截面含油率时,其误差高达１５％以上·流动成象可重建被测两相流体分布情况的图象,采用此处所述的依据流型修正浓度的方法,修正后的含油率误差降至５％以下·分析流型对测量的影响,导出了一个修正公式,并通过典型流型验证该修正方法的正确可行性·此修正方法同样适合其它气／液及液／液两相流·     

电容式两相流相浓度传感器的仿真及优化

采用有限元法，对电容式两相流相浓度传感器引入计算机辅助设计。建立电容传感器理论模型，对两相流各种典型流型进行仿真．分析了传感器各结构参数对测量的影响，为传感器的优化设计提供了依据。研究了一种均匀旋转电容敏感场的多电极传感器，有效地减少了两相流流型变化和不同的相分布对测量的影响，使得传感器性能有明显的改善。     

电阻层析成像(ERT)敏感场的仿真计算

采用有限元法对电阻层析成像(ERT)敏感场进行了分析,并与两种简单媒质分布情况时正问题的理论解作了对比,仿真计算结果与理论解吻合较好,节点电压均方根误差为319%和039%.结果表明,有限元法能更好地模拟ERT电极尺寸和敏感场,解决了用解数学物理方程法难以求解复杂媒质分布的ERT敏感场的问题,为研究ERT敏感场特性和成像算法等提供可靠的分析工具·     

单总线温控和电解质溶液加热技术在水浴系统中的应用

 水浴系统设计主要考虑两个问题,即系统的精度与灵敏度。系统的精度主要由温度传感器的精度决定,系统的灵敏度主要与加热源及传热介质有关。传统热电偶精度较低,使得水浴系统的精度不高;传统加热源和导热介质使热量的时空分布不均匀,严重影响了水浴系统的灵敏度。利用单总线温控传感器DS18B20,通过硬件电路与软件程序相结合的温控设计,提高了水浴系统的温控精度;同时,利用电解质溶液加热技术提高了水浴系统的温控灵敏度。设计实验对该水浴系统温控精度进行测试,结果表明其温控精度可达0.05℃;通过电化学理论与实验对该系统的温控灵敏度进行测试,结果证明加热介质的温度变化与传感器指示的温度值能基本保持时间与空间上的同步。     

两相流电磁成像测量正问题研究

应用有限元方法对电磁流动成像测量进行正演仿真,模拟不同测量组合下各种流型的电势分布以及对应流型下各电极的测量电压值,最后模拟6种典型测量敏感场.仿真结果表明:介质分布不同是影响电势分布差异的根本原因;核心流测量电压值曲线呈简单"U"型变化,贴井壁泡流曲线变化规律不明显,层流曲线存在拐点;敏感场分布不均匀,不对称,且存在负值.正演模拟的结果验证了电磁成像测量方法的可行性,并为下一步传感器设计和图像重构奠定基础.     

非离子型微乳液对铜─二甲酚橙分光光度分析的增敏作用

以含水量为９４．１％的非离子型乳化剂ＯＰ／ｎ－Ｃ５Ｈ１１ＯＨ／ｎ－Ｃ９Ｈ２０／Ｈ２Ｏ微乳液为介质，进行了Ｃｕ（１１）－二甲酚橙ＯＸ分光光度法研究（ε＝３．６×１０４Ｌ·ｍｏｌ－１·ｃｍ－１），与以水为介质（ε＝５．２×１０３Ｌ·ｍｏｌ－１·ｃｍ－１）及相同含水量的乳化剂ＯＰ胶束介质（ε＝１．１４×１０４Ｌ·ｍｏｌ－１·ｃｍ－１）相比较，测定灵敏度显著增加，样品分析结果令人满意。     

ECT系统中重建高介电常数对象的算法

针对电容层析成像(ECT)系统中常用的快速图像重建算法线性反投影(LBP)算法在重建高介电常数成像对象的图像时,重建的图像质量差,提出一种高介电常数成像对象的快速图像重建算法,根据不同介电常数成像对象的成像敏感场分布图具有高度相关性的特点,采用成像敏感场灵敏度替换法提升高介电常数对象的成像敏感场灵敏度,利用正则化图像重...     

电容式传感器灵敏度计算分析

压力式电容传感器在测试中应用很多。本文推导了电容传感器外圆柱内径变化引起的电容相对变化及灵敏度公式,画出图形体现了其非线性,并根据实际情况取特定区域分析线性关系。     

变面积结构微机机械电容式加速度传感器

文章首次报道了一种基于面积可变电容结构的微机械加速度传感器。质量块呈栅状结构,由悬臂梁支撑。两组交叉放置的定电极位于质量块的正下方。在惯性力的作用下,质量块呈平行于衬底水平移动,引起由质量块的栅与定电极的叉指构成的差分电容变化。通过测量差分电容的变化,可以得到加速信号的大小。理论分析表明加速度响应信号随面积呈线性变化,而与质量块及定电极的间距无关。加速度传感器的制作采用了基于金属电镀的准LIGA技术,设计量程为20m/s2。测量结果表明,加速度传感器量程为20m/s2,灵敏度为58.1mV/(m·s-2),非线性为4%FS。讨论了器件线性度不够理想的原因。