基于数字相敏解调技术的电容耦合电阻层析成像系统研究及应用

【摘要】电阻层析成像(ERT)技术是用来获取被测介质电导率空间分布的一种技术,具有广阔的应用前景。然而,传统ERT技术的电极需要与被测介质接触,容易造成电极腐蚀与极化效应。近年来,已有学者将电容耦合非接触电导检测(C4D)技术与ERT技术相结合,提出了一种非接触式电容耦合电阻层析成像(CCERT)系统,避免了传统ERT系统中存在的该问题。然而,CCERT系统对数据采集精度提出了很高的要求,现有的系统中采用的是模拟相敏解调技术,在解调精度方面尚不能充分满足CCERT系统的高要求,目前已经成为提高系统性能的瓶颈。本文针对上述问题,将数字相敏解调技术应用于CCERT系统研究中,以提高系统的测量精度。同时,又将该技术应用于小管道气液两相流气泡测速领域,以拓展该技术的应用范畴。本文的主要工作和创新点如下：(1)将数字相敏解调技术应用于CCERT系统。通过对数字解调系统的需求分析,设计并制作了新型数字解调系统,并对该系统各硬件模块进行了功能性测试,确保各模块能按照系统总体设计要求来实现各自的功能。该系统在测量精度和速度等方面都有较大的提升。(2)将相敏解调技术与C4D技术相结合,提出了一种新型四电极测速传感器与计算测量模型,并将其应用于气液两相流气泡测速领域,研究了该技术在气液两相流小管道参数检测中的应用。(3)对上述新型气泡测速方法进行了原理性验证与实验测试。首先,研制了一种新型四电极C4D测速传感器,其次构建了一套新型气液两相流气泡测速系统,最后进行了气泡测速实验。实验结果表明,所研制的新型四电极C4D测速传感器是成功的,所提出的新型气泡测速方法是可行的。系统实验测试表明,气泡速度测量的精度令人满意,速度测量的最大相对百分误差小于5%。
【作者】柴马竞；
【导师】王保良；
【作者基本信息】浙江大学，控制科学与工程，2014，硕士
【关键词】电容耦合；非接触；数字相敏解调；电阻层析成像；气液两相流；

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