[發明專利]電容層析成像傳感器

有效

• 申請號: 201310585844.2
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN104655692A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 葉佳敏;王海剛;邱桂芝
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，尤其涉及一種電容層析成像傳感器。

背景技術

隨著循環流化床鍋爐參數的提高和容量的增大，其內部的顆粒流動規律變得極為復雜，而密相區布風均勻性也就顯得尤為重要。然而，實時、有效的截面顆粒濃度分布測量技術的缺乏阻礙了對循環流化床鍋爐內部流體動力特性的描述。一般而言，循環流化床內部流體的動力特性通常可以利用侵入式的點測量技術來獲取，例如動量探針、電容探針和光纖探針等。但是這些方法只能測量局部、瞬態顆粒濃度，隨著流動尺度的增大，點測量方法難于得到內部流動信息，而成像技術則可以得到時間平均或者實時的多相流的場圖像。

電容層析成像作為一種可視化測量技術，由于其具有無輻射、成像速度快(大于100幀/秒)、非接觸和非侵入，耐高溫高壓以及低成本等諸多優點，已經發展成為一種非常有前途的過程成像方法。在大尺度循環流化床鍋爐中，為了提高鍋爐的性能，爐膛從傳統的方形、矩形演變為各種不規則的多邊形形狀。常規的電容層析成像傳感器在設計制作過程中一般將測量電極布置在被測管道或者容器的外側面，測量電極與外部屏蔽罩之間通過外加的絕緣層隔離。

圖1為現有技術電容層析成像傳感器的示意圖，被測管道為圓形。請參照圖1，該電容層析成像傳感器包括：測量電極組T3，包括多個分離的附著在被測管道T1外側面的測量電極，絕緣層T2，覆蓋于多個測量電極及被測管道T1外側面，屏蔽罩T4，覆蓋于絕緣層T2的外側面。

然而，針對大尺度多邊形的測量對象，已有的電容層析成像傳感器設計存在兩個無法克服的弊端：其一，隨著被測區域截面形狀的不規則以及尺度的增加，測量電極的布置和安裝變得比較困難；其二，已有的屏蔽層及屏蔽罩的安置方式會引入不可忽略的雜散電容，對測量結果產生影響。此外，隨著被測量區域尺度的增加，電容層析成像傳感器中心區域的靈敏度會明顯降低，常規的單電極激勵-單電極測量的激勵測量模式會降低重建圖像的質量。為了對這一類工業過程中的氣固兩相流動進行測量，需要設計有別于傳統的電容層析成像傳感器并采用新的激勵測量模式。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于上述技術問題，本發明提供了一種能夠方便布置和安裝測量電極組和屏蔽電極組的電容層析成像傳感器。

(二)技術方案

根據本發明的一個方面，提供了一種電容層析成像傳感器。該電容層析成像傳感器包括：傳感器內框1，呈筒狀結構，其橫截面為與被測管道的橫截面形狀與尺寸一致的多邊形；傳感器外框2，包括若干個分別固定于所述傳感器內框1各個外側面的絕緣平板；屏蔽電極組，包括若干個固定于所述傳感器外框2相應平板的外側面的金屬材質的平板狀屏蔽電極4；以及測量電極組，包括若干個固定于所述傳感器外框2相應平板的內側面的金屬材質的平板狀測量電極3。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明電容層析成像傳感器具有以下有益效果：

(1)增加了傳感器外框，測量電極布置在傳感器外框內壁，避免與被測流體的直接接觸；屏蔽電極組布置在傳感器外框外側面，實現了與測量電極的電氣絕緣，從而使得測量電極與屏蔽電極組的安裝更加靈活；

(2)增加的傳感器外框可以作為固定結構和位置的屏蔽層，降低了雜散電容；

(3)相鄰連續多電極作為激勵電極組，增加了傳感器中心區域的靈敏度，可以有效的降低測量噪聲的干擾，提高圖像重建的質量及穩定性。

附圖說明

圖1為現有技術電容層析成像傳感器的示意圖；

圖2為根據本發明實施例電容層析成像傳感器的正視圖；

圖3為根據本發明實施例電容層析成像傳感器的右視圖；

圖4為圖2所示電容層析成像傳感器沿A-A向的剖視圖；

圖5為圖4所示電容層析成像傳感器中B部的局部放大圖。

【主要元件】

1-傳感器內框；??????2-傳感器外框；

3-測量電極；????????4-屏蔽電極組；

5-帶內螺紋套管；????6-螺栓；

7-法蘭盤。

具體實施方式