电容耦合电阻层析成像传感器结构优化设计研究.pdf

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1、第25卷第2期传感技术学报Vol_25No．220l2年2月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSFeb．20l2OptimumDesignforCapacitivelyCoupledElectricalResistanceTomographySensorConfigurationWANGBaoliang，ZHANGWeibo，HUANGZhiyao，JIHaifeng，LIHaiqing0StateKeybzboratoryofIndustrialControlTechnology．D印artmentControlScienceandEn

2、gineeringZhefiangUniversity，Hangzhou，310027．China1Abstract：Theoptimizationforsensorstructureofcapacitivelycoupledelectricalresistancetomography(CCERT)ispresented．Themodelofthe12．electrodesensorofCCERThasbeenestablishedbyfiniteelementsimulationsoftwarefirstly，andsensitivityfieldhasbeencalc

3、ulatedforthereconstructionofimage．Thenthefiniteelementmodelisverifiedbycomparingthesimulationdataandreconstructedimagewiththatofexperimentrespectively．TheresultshowsthatthemodeliSreasonable．TheeffectonthemeasurementdataiSstudiedbysimulationfortwodifferentmodelsofsensor．Finally，theoptimums

4、izeofthescreenofCCERTsensoriSproposedwiththeminimuminfluenceonthemeasurementsbasedonthefinalsensormode1discussedpreviously．ThestudycanprovideuseflJlinstructionforthedesignofCCERTsensor．Keywords：electricalresistancetomography；capacitivelycoupled；optimumdesign；contactless；finiteelementmetho

5、dEEACC：7230；7310Ldoi：10．3969／j．issn．1004—1699．2012．02．013电容耦合电阻层析成像传感器结构优化设计研究；l：王保良，张伟波，黄志尧，冀海峰，李海青(浙江大学控制科学与一翻翌学系工业控制技术国家重点实验室，杭州310027)摘要：针对电容耦合电阻层析成像传感器的优化设计，首先利用有限元仿真软件建立了12电极传感器有限元模型．并分析_r后续II像重建所需的传感器灵敏场，之后将该仿真模型与实际传感器相应的测量数据及重建图像进行对比验证，研究表明仿真与实验结果能够较好吻合，为对传感器性能进一步研究提供可靠基础。为了提高系统稳定

6、性及抗干扰能力，以该原始模型为基准，分别对两种不问结构的传感器模型进行仿真分析，并研究其对系统测量值的影响。最后，在选定了传感器的基本模型的基础上，基于对传感器性能影响最小的角度进行分析，对该传感器尺寸进行优化。本研究为系统设计提供重要依据关键词：电阻层析成像；电容耦合；传感器优化设计；非接触：有限元中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1004—1699(2012)02—0206—06电阻层析成像ERT(ElectricalResistance20世纪80年代，分析化学领域有学者提出一Tomography)作为一种重要的过程层析成像技术，是种电容耦合非接触电导探

7、测技术]，用于测量微20世纪8O年代中后期发展起来的一种成像技米级通道内液体的电导率。该技术自提出之后就引术_lJ。在冶金、石油、食品、能源等领域的两相流测起很多学者的关注，并得到了较深入的研究和改量中具有广泛的应用前景。与其它成像技术相比，进l6]，但在多相流常规管道应用领域却鲜有文献如x射线、射线、超声等，ERT成像技术具有成本报道。低，响应速度快，安全性好等优点l2]。但传统的基于此原理，本研究小组提出一种非接触式电容ERT传感器电极安装时需要穿透管壁并与被测液耦合电阻成像技术CCERT(CapacitivelvCoup