[發(fā)明專利]一種基于電磁層析成像的鋼水流速測量方法和裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910069163.4
• 申請日: 2009-06-05
• 公開（公告）號: CN101566639A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹武良
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01P5/22
• 分類號: G01P5/22
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所
• 代理人: 程毓英

1.一種基于電磁層析成像的鋼水流速測量裝置，包括上游電磁層析成像傳感器、下游電磁層析成像傳感器、信號調(diào)理和采集單元、功率放大器和上位計算機(jī)，其特征在于，所述的上游和下游電磁層析成像傳感器分別由均勻分布在同一個切面上的環(huán)形線圈陣列構(gòu)成，兩個切面相互平行；對于每個傳感器，由上位計算機(jī)依次選通一個線圈作為激勵線圈，以其他線圈為接收線圈，對激勵線圈施加激勵信號，并控制信號調(diào)理和采集單元采集各個接收線圈的感應(yīng)信號；上位計算機(jī)對所采集上游和下游測量數(shù)據(jù)分別進(jìn)行圖像重建，得到各自的電導(dǎo)率分布圖像，然后再對兩幅電導(dǎo)率分布圖像進(jìn)行基于像素的互相關(guān)計算，從而得到鋼水的流速分布。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電磁層析成像的鋼水流速測量裝置，其特征在于，每個傳感器由3-32個線圈構(gòu)成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電磁層析成像的鋼水流速測量裝置，其特征在于，構(gòu)成電磁層析成像傳感器的線圈由絕緣導(dǎo)線繞制而成，繞線的直徑為0.1mm-10mm，繞線的匝數(shù)為10-1000匝，線圈的直徑為5mm-500mm。

4.一種采用權(quán)利要求1所述的測量裝置實現(xiàn)的鋼水流速測量方法，其特征在于，包括下列步驟：

(1)依次選通一個線圈作為激勵線圈，以其他線圈為接收線圈，對激勵線圈施加激勵信號；

(2)對上游電磁層析成像傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，得到測量數(shù)據(jù)；

(3)對下游電磁層析成像傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，得到測量數(shù)據(jù)；

(4)根據(jù)上游電磁層析成像傳感器的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，得到電導(dǎo)率分布圖像；

(5)根據(jù)下游傳感器測量數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，得到電導(dǎo)率分布圖像；

(6)對上游和下游的兩幅電導(dǎo)率分布圖像進(jìn)行基于像素的互相關(guān)計算，從而得到鋼水的流速分布。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼水流速測量方法，其特征在于，其中的圖像重建和相關(guān)計算包括下列步驟：

(1)利用測量數(shù)據(jù)到靈敏度矩陣A(M×N)，其中M是測量數(shù)，N為像素數(shù)，設(shè)傳感器的線圈數(shù)量為n，那么單個傳感器的測量數(shù)M為n(n-1)/2；

(2)使用公式x＝(A^T·A+μI)^-1·A^T·z進(jìn)行圖像重建，其中，z是測量向量((N×1))，(A^T·A+μI)^-1為Tikhonov正則化過程，其中，μ為與圖像最終平滑度相關(guān)的正則化系數(shù)，和I為單元陣；

(3)通過最大化互相關(guān)函數(shù)獲得流動轉(zhuǎn)移時間，互相關(guān)函數(shù)為Rxy(Δt)=1T∫0Tx(t)y(t+Δt)dt,]]>其中，x(t)，y(t)-上游和下游的在同一個像素上的圖像值的時間序列；Δt-轉(zhuǎn)移時間；T-積分時間

(4)對每個像素都進(jìn)行上述互相關(guān)操作，并根據(jù)公式v=LΔt*,]]>則計算其對應(yīng)的流速，其中，L-上游和下游傳感器之間的距離，Δt^*--流動轉(zhuǎn)移時間。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋼水流速測量方法，其特征在于，所述的像素數(shù)N為40-200之間。