雙陣列式電容傳感器特性研究-論文.pdf

雙陣列式電容傳感器特性研究-論文.pdf

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1、第27卷第10期傳感技術(shù)學(xué)報Vol?27No?102014年10月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSOct.2014?CharacteristicofTwin ̄ArrayCapacitanceSensor?YANGDaoye?XUXinfeng?LIPeng(SchoolofAutomationandElectricalEngineering?NanjingTechUniversity?Nanjing211816?China)Abstract:Twin ̄arraycapacitancesensor

2、isproposedtosolvethelimitationofElectricalCapacitanceTomography(ECT).Thesensitivitynon ̄uniformityofneighborelectrodeisusedtoreconstructtheconcentrationdistributionofcrosssectioninthesensorpipeline.ThesensorstructureswithdifferentelectrodenumberareanalyzedbyFiniteEl ̄eme

3、ntMethod.Theinfluenceofthepipelinepermittivityandtheelectrodecoverageonsensitivitydistributionisin ̄vestigated.Andtheoptimumsensorparametersareobtained.Theexperimentalresultindicatedthatlocalconcentra ̄tionofcrosssectioncanbeextractedfromtheneighborelectrodesofarraycapac

4、itancesensoreffectively.Keywords:capacitancesensor?twin ̄array?sensitivitymap?homogeneouserror?electricalcapacitancetomographyEEACC:6140Cdoi:10.3969/j.issn.1004-1699.2014.10.007?雙陣列式電容傳感器特性研究?楊道業(yè)?徐鋅鋒?李鵬(南京工業(yè)大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院?南京211816)摘要:針對電容層析成像技術(shù)的局限性?提出了新型雙陣列電容傳感器?利用傳感器相鄰極板

5、靈敏度不均勻的特點?通過測量相鄰極板電容以獲得傳感器內(nèi)部局部濃度?重建管道內(nèi)部傳感器截面的相濃度分布?建立有限元模型?對不同電極數(shù)的電容傳感器結(jié)構(gòu)進行分析?研究了管道介電常數(shù)、電極覆蓋率等傳感器參數(shù)對靈敏場不均勻度的影響?得出優(yōu)化的傳感器參數(shù)?實驗結(jié)果顯示?該方法可以有效獲取傳感器截面局部濃度?關(guān)鍵詞:電容傳感器?雙陣列?靈敏場?均勻性誤差?電容層析成像中圖分類號:TB934文獻標識碼:A文章編號:1004-1699(2014)10-1336-07氣固兩相流廣泛存在于化工、發(fā)電、制藥和食品濃度分布和速度分布對氣固兩相流動過程進行診斷

6、[1-3]等行業(yè)?研究并認識氣固兩相流的測試方法對和流型識別等?大大減少測量電容的數(shù)量?省去復(fù)雜于深層次揭示氣固兩相流動過程的內(nèi)在規(guī)律和物理的圖像重建?直接獲得截面濃度分布和速度分布?有[4-5]機理具有重要價值?過程層析成像(PT)技效提高檢測頻率?相鄰電極電容值遠大于其他電極[6-8]術(shù)是隨著信息和檢測技術(shù)的進步迅速發(fā)展起來電容?有效降低了對電容檢測電路的要求?的新一代過程檢測技術(shù)?而在氣固流中以電容層析相鄰電極靈敏場的靈敏區(qū)域存在于兩相鄰電極[9-11]層析成像(ECT)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛?但也存在附近?相鄰電極電容和電極附近區(qū)

7、域濃度有密切關(guān)一定的問題?比如軟場效應(yīng)?圖象重建中的非線性誤系?利用相鄰電容傳感器靈敏場不均勻的特性?優(yōu)差?傳感器電容過小?檢測系統(tǒng)復(fù)雜等?化傳感器結(jié)構(gòu)?使得電極對電容只依賴于靈敏區(qū)域在電容層析成像中?由于傳感器的靈敏場不均的介質(zhì)?而其他區(qū)域?qū)ζ溆绊懞苄?希望電極電容勻?給圖像重建質(zhì)量帶來一定的影響?如邊緣區(qū)域和只與特定靈敏區(qū)域的介質(zhì)介電常數(shù)有關(guān)?也即建立中心區(qū)域成像效果差別大等?但卻給用陣列式電容傳電極電容和靈敏區(qū)域的離散相濃度的關(guān)系?感器測量局部濃度提供了可能?作者提出用相鄰電本文深入分析電極覆蓋率、管壁介電常數(shù)等參極電容計算局

8、部濃度?將雙陣列電容傳感器兩個截面數(shù)對靈敏場和目標函數(shù)的影響?為雙陣列式電容傳的多個位置濃度作相關(guān)計算得到離散相速度?再根據(jù)感器優(yōu)化設(shè)計提供參考依據(jù)?項目來源:國家自然科學(xué)基金項目(51106070)?華東理工大學(xué)煤氣化及能源化工教育

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