利用ECT技术实现高炉块状区物料分布监测的仿真与实验研究

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1、东北大学硕士学位论文利用ECT技术实现高炉块状区物料分布监测的仿真与实验研究姓名：高彦丽申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：邵富群2003.1.1东北大学硕士论文摘要利用ECT技术实现高炉块状区物料分布监测的仿真与实验研究摘要【电容层析成像(EcT)技术是80年代形成和发展起来的一种基于电容敏感机理，利用物场的介电特性的变化来获取物场信息的过程层析成像技术(PT)，其具有非侵入、非辐射、响应速度快、结构简单、牢固、成本低、适用范围广等优点，是目前PT技术研究的热点之一。近年来ECT技术得到较大的发展，并正

2、在走向工业应用棒文以ECT技术在高炉块状区的可视化监测中的应用为研究的背景，对ECT系统的软、硬件技术以及图像重建算法等关键技术做了较为深入的仿真与实验研究，主要完成了以下工作：1．对ECT系统的基本原理、系统构成、基本特点和应用范围进行了较为详尽的分析，对它的应用现状和发展做了综述，阐述了ECT技术独特的优点和应用前景。2．对国内外的常用的三种成像算法进行了分析比较，给出了各种成像算法的优缺点。通过分析各种影响成像效果的因素：单元划分的数目和形状、极板个数以及介电常数变化等，提出了获得最佳成像效果的设计方案。3．提出了利

3、用ECT传感器三维响应特性获取高炉块状区物料分布信息的方，法。仿真和实验结果均表明所成图像不仅可以反映物料在截面上的分布，还可反映其在轴向上的相对厚度，因此可对高炉布料提供有意义的指导。乒／4．分析了传感器设计参数对系统性能的影响，提出了利用具有交互作用的正交试验对ECT传感器进行分析和优化的传感器设计方法。5．详尽分析了目前ECT系统中三种主要微小电容测量电路(基于直流充／放电原理、基于交流激励原理)的基本原理、电路特点及存在的问题。设计了一一Ⅱ一东北大学硕士论文摘要种幅值、增益可控的交流激励型C／V转换电路。实验证明该

4、电路具有较好的性能。6．分析了P1C单片机的特点和优越性，设计了基于PIC单片机的具有控制转换以及通讯功能的电路。(该电路与CN转换电路构成一个完整的ECT测量系统。上7．开发了ECT系统软件，包括汇编语言编写的下位机软件、VB语言编写的上位机软件和MATLAB语言编写的仿真软件。(从而实现了在线成像、离线仿真成像、常用算法比较、选择，图像分析等功能。工8．利用ECT试验装置对高炉块状区物料分布模型进行了常温和高温下的成像实验。陋过对实验结果的分析，积累了经验，为ECT技术应用于工业现场奠定了的基础。、7-关键词：电容层析

5、成像，、可视化监测?快状区物料分布，、高炉。一Ⅲ一东北大学硕士论文ABSTRACTSimulationandExperimentStudyonImagingtheDistributionoforeandcokesinLumpZoneofBlastFurnacesUsingECTTechniqueAbstractElectricalcapacitancetomography(ECT)，whichevolvedduringthe1980’s，isaprocesstomography(PT)basedoncapacitances

6、ensor．Itcarlgetdistributioninformationofmaterielbythechangesofitspermittivityandhastheadvantageofbeingnon-intrusive，non-radiate，fastresponse，easytoimplement，lowincostandwidelyapplied．Currently,itisahotspotinPTresearch．LatelyECThasgreatdevelopment，whichiswalkingupt

7、oindustrialapplication．ThisdissertationwasmadewiththebackgroundofthesimulationandexperimentstudyonimagingthedistributionoforeandcokesinlumpzoneofblastfurnacesusingECTtechnique．Themaincontributionandresultsareasfollows：1．Thebasicprinciple，systemstructure，characteri

8、sticsandapplicationsofECTareanalyzedindetml．TheprogressesandtheproblemsofECTalereviewed．TheuniqueadvantageandtheindustrialapplicationprospectofECTaredis