[發明專利]一種多陣列自適應電容層析成像傳感器裝置

無效

• 申請號: 201110189099.0
• 申請日: 2011-07-06
• 公開（公告）號: CN102297884A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 李楠;宋國榮;何存富;吳斌;焦敬品;劉增華
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明主要涉及一種多陣列自適應電容層析成像傳感器裝置，用于斷層層析成像測量，特別是管道內流體、氣體的分布、流型等的檢測成像，屬于檢測領域。?

背景技術

電容層析成像(Electrical?Capacitance?Tomography，ECT)技術是一種工業層析成像(Process?Tomography，PT)技術。傳統ECT傳感器利用單圈多金屬導電極板均勻分布圍繞于測量管道外壁，并對每一對獨立電極對進行測量，根據測量得到的M組獨立電容值，推導計算管內混合物質的電容率分布，通常ECT傳感器極板數量取8、12、16從而滿足不同需要的測量。?

傳統ECT傳感器通常為環形單層、由8到16塊極板構成。其局限性在于：?

(1)不同的傳感器極板數目，能夠明顯影響傳感器的測量數據量。極板數量越多，測量數據量越大。如果傳感器尺寸固定，增加ECT傳感器極板數量則會降低測量信號強度，因此傳統ECT傳感器無法根據實際測量需要，任意的改變傳感器數量以實現不同測量傾向。?

(2)不同的傳感器極板面積，能夠對傳感器測量信號強度產生明顯影響。傳統ECT傳感器的極板面積在傳感器設計完成之后是固定值，沒有辦法調整，因此只能滿足固定的測量信號強度要求。?

(3)不同的保護極板的模式選擇，能夠對ECT傳感器測量的空間分辨率產生影響。軸向保護極板通常分為驅動保護(Drive?Guard)與端接地保護(End?Guard)兩種。驅動保護結構能夠使ECT傳感器在進行橫截面成像時更為精確，而端接地保護結構能夠使ECT傳感器在軸向測量時保持高靈敏度，傳統ECT傳感器在設計完成之后無法需要根據不同的測量需要調整不同的傳感器保護極板結構。?

為了改善以上ECT傳感器測量中的局限性，以實現在不同測量條件和目的下，對傳感器成像分辨率，測量精度以及成像速度的不同要求，需要提出一種新型的ECT傳感器結構，能夠靈活機動的變換結構特性。?

發明內容

為克服現有傳統ECT傳感器結構中存在的局限性，提出一種多陣列自適應的ECT傳感器結構，滿足多種模式測量需求。為了實現上述的發明目的，所述的多陣列自適應的ECT傳感器技術方案以如下方式實現：?

一種多陣列自適應電容層析成像傳感器裝置，包括空絕緣容器，多陣列電極極板，絕緣層和屏蔽層；空絕緣容器外表面固定連接多陣列電極極板，多陣列電極極板外層依次為絕緣層和屏蔽層；?

固定傳感器的空絕緣容器用于待測液體、顆粒、粉末狀物質的盛裝，也可以盛裝小于容器直徑的整瓶物質；?

多陣列電極極板由自上而下沿軸向等間距排列的n個環狀極板組組成，每個環狀極板組由m個均勻分布的單元極板組成；其中n為大于等于3的正整數，m為8、12、16的公倍數。相鄰單元極板軸向間距相同，徑向間距相同；?

因此空絕緣容器的外壁自上而下沿軸向按照相同中心角度緊貼至少三個環狀極板組，每個環狀極板組內最少設計48個單元極板。環狀極板組之間的間距相同，每個環狀極板組內的單元極板等間距排列，并且每個環狀極板組內的單元極板軸向分布對應一致。?

沿軸向自上而下，依次選擇至少一個環狀極板組全部連通并且接地，構成傳感器接地層；至少一個環狀極板組用于測量，構成傳感器測量層；至少一個環狀極板組全部連通并且接地，構成傳感器接地層；測量層和接地層之間至少間隔一個不導通的環狀極板組，通過以上設置實現傳感器的端接地保護模式。其中測量層由沿空絕緣容器外壁周向均勻分布的組合極板構成。組合極板是由i行，j列個相鄰的單元極板組成的矩形極板，其中i、j為正整數，且1＜i＜n-2，1＜j＜m-1；組合極板沿空絕緣容器外壁周向均勻分布，相鄰組合極板由不導通的單元極板隔開，相鄰組合極板間距相等。?

沿軸向自上而下，依次選擇至少一個環狀極板組構成驅動保護層，至少一個環狀極板組用于測量，構成傳感器測量層，至少一個環狀極板組構成驅動保護層，測量層和驅動保護層之間至少間隔一個不導通的環狀極板組，通過以上設置實現傳感器的驅動保護模式。其中驅動保護層和測量層由沿空絕緣容器外壁周向均勻分布，且分布相同的組合極板構成；驅動保護層組合極板所含的單元極板的列數與測量層組合極板列數相同；驅動保護層的組合極板?提供與之軸向對應測量層組合極板相同的電勢。所述的組合極板是由i行，j列個相鄰的單元極板組成的矩形極板，其中i、j為正整數，且1＜i＜n-2，1＜j＜m-1；組合極板沿空絕緣容器外壁周向均勻分布，相鄰組合極板由不導通的單元極板隔開，相鄰組合極板間距相等。?