基于电磁检测技术导电液体参数测量

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以

2、供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要本论文属于电磁检测技术范畴，研究之目的在于：通过高频电磁激励手段，配合新颖的电磁传感器设计，实现低电导率物质的物理参数实时测量，如两相流相含率测量、导电液体的液位测量。电磁检测技术，泛指任何利用电磁原理、电磁现象实现被测对象物理量检测的技术。电磁检测技术以电磁感应原理为基础，以电磁线圈为传感器，以电导率和磁导率为核心检测对象，是一种检测速度快、灵敏度高、可靠性好的

3、非接触非侵入式无损检测技术。自2007年以来，作者先后参与完成了低频模拟式电磁层析成像系统、基于电磁检测的金属工件参数测量、高频数字式电磁层析成像系统等科研项目。本文正是在总结借鉴以上研究基础上，采用高频电磁激励手段，实现了低电导率物质的参数测量，在电磁检测方面有一定参考意义和潜在应用价值。本文的主要创新点体现在以下方面：第一、高频电磁激励系统的硬件实现。为了实现低电导率物质的参数测量，有必要提高电磁检测系统的激励频率。为了克服高频激励系统中感应信号易受干扰、传输困难、需要高速处理等技术问题，分别设计了前端板电路、多级放大电路，提

4、高了信号处理速度与质量，保证了原始测量数据的准确性。第二、灵敏度推算及传感器优化设计。本文推导了电磁检测系统的灵敏度公式，给出了基于场量提取法的灵敏度计算方法。提出了传感器灵敏度评价指标，并以此为依据设计优化了电磁检测系统的传感器结构。第三、开发出了基于电磁螺旋传感器的相含率测量系统。创造性地提出了螺旋式电磁传感器结构，采用场量提取法、模拟扰动法两种方法计算了4种传感器的灵敏度，以灵敏度计算为依据实现了电磁传感器的张角优化，开展了相含率测量的硬件实验。第四、完成了基于高频电磁激励的导电液体液位测量系统。通过灵敏度计算确定了不同液位

5、测量场合的最佳电磁传感器配置，开展了导电液体液位测量的硬件实验，进行了误差分析，给出了基于高频激励的液位测量技术的方法步骤和指导建议。关键词：电磁检测高频液位测量相含率测量ABSTRACTTheresearchinthisthesisattributestoelectromagneticdetectiontechnology.Thepurposeofthisstudyistomeasurethereal-timeparametersoflowconductivitymaterialbasedonhighfrequencyelect

6、romagneticexcitationandnoveldesignofelectromagneticsensor.Electromagneticdetectiontechnologyisdefinedasthephysicalparametersmeasurementtechnologyusingtheelectromagneticprincipleandelectromagneticphenomena.Electromagneticdetectiontechnologyisakindofnondestructivetestin

7、gtechnologywithseveraladvantages,suchasfastinspectionspeed,highsensitivity,goodreliabilityandbeingnon-contactandnoninvasive.Electromagneticdetectiontechnologyusuallytakeselectromagneticinductionasthebasicprinciple,useselectromagneticcoilassensorsandseekconductivityand

8、permeabilityasthemaindetectionparameters.Since2007,theElectromagneticDetectionTechnologyGroupofTianjinUniversityhascompleted