ERT系统电极阵列优化设计及单电极激励模式的研究

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4、躅■强■nli≯≥≯一。』-。⋯≮-学科专业：检测技术与自动化装詈作者姓名：贾秀权指导教师：董峰教授一

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6、I『、天津大学研究生院2006年1『月中文摘要电阻层析成像(ERT)技术是基于电学敏感原理的过程层析成像技术，适用于多相介质成份中以导电性介质为连续相的工业过程，可提供封闭的管道或过程容器设备内部多相组成物质参数的二维／三维可视化信息，是一种可实现两相流参数在线监测的高新检测技术。本论文从ERT技术的原理性研究出发，针对该技

7、术中电极结构设计进行了分析与优化，并对单电极电流激励模式做了深入的研究和优化。具体完成了以下几方面的工作：1．在分析ERT系统电极结构的基础上，对电极传感器提出了新的设计方法，包括电极的安装方法、多层电极的排列形式等。对电极高度作了分析，提出均匀媒质条件下电极高度与敏感场发散性的关系，这有利用合理的进行电极高度设计。2．对ERT系统的多种激励模式作了介绍和特性比较，主要从敏感场的敏感性和发散性两个指标衡量各种激励模式的性能。从这些对比分析中得出结论，有助于更合理的选择系统的激励模式。3．提出了双层ERT系统加保护电

8、极的设计方案，通过ANSYS仿真软件对加保护电极的作用做了验证工作，证明了保护电极对于改善敏感场的平行性、压缩敏感场空间分布范围的积极意义。4．基于单电极电流激励模式的ERT系统设计提出了优化措施，主要包括：外接电阻对敏感场影响的仿真研究、软场特性分析、硬件电路设计的优化。最后对单电极电流激励模式做了实验验证工作。通过以上工作，进一步加深了对这种激励模式的认识，提高了系统的性能。关键字：电阻层析成像电极设计数据采集模式保护电极单电极电流激励ABSTRACTElectricalResistanceTomography

9、(ERT)belongstotheProcessTomographytechniquebasingontheprincipleofelectricitysensitization,isahigllandnewdetectingtechnologythatcallmouimrtheouiineparametersoftwo-phaseflow．Itisfitfortheindustriflprocesswhemtheconductiblemediumservesasthedispersephaseinmulti-ph

10、asemedium,andprovidestwo／three—dimensionalvisibleinformationofmulticomponentparametersinclosepipesorprocessvessels．Inthispaper,theelectrodestructureandsin百eelectrodecurrentexcitingmodearedeeplyanalyzedandoptimizedbythefundamentalstudyofERTtechnology．Themainach

11、ievementsareasfollows：1．Basedontheanalysisoftheelectrodestr、KhⅡeinERTsystem，anew∞hemeforelectrodesensorisproposed，includingelectrodeinstallationmethod，thearrayofmulti-planeelectrodes，etc．Theschemeofelectrodeheightisanalyzedandtherelationshipofsensingfielddiver

12、gencewithelectrodeheightundertheconditionofhomogeneousmediumisproposed．Thisinvestigationmakesthedesignofelectrodeheightmorereasonable．2．VariousexcitingmodesofERTsystemareintroducedandcomparedincharacteristics，andtheperformanceofeachmodeismostlyjudgedbythesensi

13、tivity∞wellasthedivergenceofsensingfield．Theselectionofexcitingmodewouldbemoreappropriateowingtotheanalysisandcomparison．3．Anewschemeofdual—planeERTsystemwithguardelectrodeispresen