ECT系统微小电容信号采集的研究.pdf

《ECT系统微小电容信号采集的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2011年仪表技术与传感器2011第7期InstrumentTechniqueandSensorNo．7ECT系统微小电容信号采集的研究周云龙，高云鹏，衣得武(1．东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林132012；2．东北电力大学自动化工程学院，吉林吉林132012)摘要：针对ECT系统微小电容检测中信号调理和完整性的问题，对基于FPGA的ECT数据采集系统进行了详细的研究，其中包括FPGA产生可调高频正弦信号的模块功能介绍，FPGA控制通道选择电路的原理及正弦数据变为激励信号的处理过程，保证了采集信号的准确性和完整性，提高了EC

2、T系统的集成度，并提出了改进方案。关键宇：FPGA；电容层析成像；微小电容；信号采集中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1002—1841(2Ol1)07—0094—03SignalAcquisitionResearchAboutSmallCapacitanceofECTSystemZHOUYun-long，GAOYun—peng2，YIDe—Wll(1．SchoolofEnergyandPowerEngineering，NortheastDianiiUniversity，Jiiin132012，China；2．School

3、ofAutomationEngineering，NortheastDianliUniversity，Jfl~n132012，China)Abstract：InviewoftheECTsystemsmallelectriccapacitydetectioninthesignaladjustmentandthecompletequestion，thedataacquisitionsystemofECTbasedonFPGAwasstudiedindetail，includingmodulefunctionintroductionofthe

4、adjustablehighfrequencysinusoidalsignalproducedbyFPGA，theprincipleofFPGAcontrolchannelselectingcircuit，andthetreatingprocessesofsinedatachangingintothedrivesigna1．Alloftheseguaranteedtheacquisitionsignal’Saccuracyandtheintegrity，andenhancedtheECTsystem’Sintegrationrate，

5、andfinallytheimprovementprogramwasproposed．Keywords：FPGA；ECT；smallelectriccapacity；dataacquisition0弓l言电容层析成像(ECT)技术是20世纪80年代在医学CT研究基础上形成和发展起来的，是工业过程层析成像的一种。由于该技术具有结构简单、安全、成本低、非侵入性、可以实现可视化、实时成像的特点，可用于动力、石油、化工、冶金、医药等匿数采信处与据集号理两相流或多相流领域，进行流型辨识，分析相浓度，进行流量的一实时测量⋯等。因此是目前研究较热门

6、的工业过程层析成像图1ECT系统结构简图技术，是未来流动层析成像的发展主流之一。ECT系统按照结构包括电容传感器、数据采集与信号处理单元、成像计算机3部分，如图1所示。电容传感器阵列以8、12、16极板研究较为常见。传感器阵列基本结构包括电容极板、径向极板、屏蔽罩、绝缘管道、电极引线。为了保证成像的准确性，电容传感器在工艺上应尽量做到极板对称。数据采集与信号处理单元完成激励信号的产生和变换，极板通道选择电路的切换和C／V转换和数据采集。并将采集到的电压经A／D图2交流法C／V转换电路原理图转换后传送至成像计算机，其关键问题涉及到微弱电

7、容检测、励极板与屏蔽罩和径向电极之间的杂散电容，c主要来源是检数据采集速度与精度、图像重建算法的研究等，ECT系统任何测极板与屏蔽罩和径向电极之间的杂散电容，cf和分别为部分的好坏都会对系统的性能产生很大的影响J。由于还有反馈电容和反馈电阻，(￡)为高频正弦激励信号。很多面向现场的实际问题需要解决，目前该技术还处于实验室该C／V转换电路中，C与正弦激励信号源并联，它的存在研究阶段。并不产生通过c流向运放的电流，对输出的影响可以忽略；C1微小电容信号采集与运放的反相端相连，始终处于虚地状态，它的存在也不会对ECT系统交流法C／V转换电路

8、原理图如图2所示，其中输出产生影响，因此该交流法C／V转换电路具有抑制杂散电容c为被测电容极板对，c和c为杂散电容，c主要来源是激的能力。根据输入输出关系，当I如cI>>1，可以得到式(1)：基金项目：国家自然科学基金资