[發明專利]一種ECT/MWT雙模態成像傳感器

有效

• 申請號: 201610811333.1
• 申請日: 2016-09-08
• 公開（公告）號: CN107807155B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 王海剛;車漢橋;葉佳敏;吳蒙
• 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;G01N22/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明提供了一種ECT/MWT雙模態成像傳感器，微波傳感組件和電容傳感組件位于同一被測截面或者兩者間距較小，將微波傳感組件和電容傳感組件圖像進行加權疊加，就可以得到融合成像結果，融合成像結果包含單一成像模態所不具備的特征，更能反映流體的真實流動狀態；電容傳感組件成像速率可達幾百幀每秒，能捕捉到連貫的流體流形演變過程，具有很高的成像速率和靈敏度；微波傳感組件能對高濕度介質成像，工況適應性強，應用范圍廣。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，尤其涉及一種ECT/MWT雙模態成像傳感器。

背景技術

過程層析成像技術為近些年發展起來的過程參數測量技術，在醫療、化工、能源等領域有著普遍應用。與傳統測量手段相比，過程層析成像技術具有在不干涉被測介質運動的條件下，直接對其內部成像的優點。常見的過程層析成像技術有磁共振成像(MagneticResonance Imaging，MRI)、電阻層析成像(Electrical Resistance Tomography，ERT)、電容層析成像(Electrical Capacitance Tomography，ECT)、微波層析成像(MicrowaveTomography，MWT)等。目前已有的過程層析成像可分為單一成像模態運行和多成像模態融合兩類。

電容層析成像是根據測得的圍繞被測區域各電極對間的電容值，反推出被測介質空間分布的一種可視化測量技術。由于其具有結構簡單、無輻射、成像速度快、低成本等特點，常應用于石油管道流、流化床顆粒流監測。

微波層析成像是一種非接觸式測量技術，其原理為用微波照射被測物體，然后通過物體外部散射場的測量值來重構物體的復介電常數分布，從而可反推出物體的濃度分布。復介電常數通常可表示為：ε＝ε’-iε”，其中，實部與實介電常數意義相同，虛部可等效表征為電介質的電導。常溫下水的復介電常數虛部較大，約為40，而常見顆粒介質，如河沙、煤粉干燥條件下的值均小于1。利用這個特點，同時結合復介電常數實部信息，可根據微波層析成像來計算介質濕度分布。

多成像模態的融合技術是指用多種成像方法同時對某一對象進行測量的方法，如ECT和ERT的融合。該技術可以實現不同測量方法的功能互補。

單一成像模態和多成像模態融合具有一定技術缺陷，比如，對于ECT成像裝置，當被測物體濕度較高時，會超出數據采集系統量程范圍，此時被測物質的電學性質已接近導體，無法進行電容的測量，因此，ECT裝置不能測量濕度較高的物質，使得其適應范圍有限。而MWT成像裝置成像速率慢，每秒最多30幀，靈敏度較差。因此，本領域亟需一種成像速度快且測量范圍廣的成像傳感器。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種ECT/MWT雙模態成像傳感器。

(二)技術方案

本發明提供了一種ECT/MWT雙模態成像傳感器，包括：微波傳感組件20和電容傳感組件30；其中，所述微波傳感組件20和電容傳感組件30設置在被測管道外壁，所述微波傳感組件和電容傳感組件同時工作，進行ECT/MWT融合成像。

優選地，所述ECT/MWT雙模態成像傳感器為分離式傳感器，所述微波傳感組件20和電容傳感組件30沿所述被測管道軸向并排分布。

優選地，所述ECT/MWT雙模態成像傳感器為整體式傳感器，微波傳感組件20和電容傳感組件30位于所述被測管道同一軸向位置，構成一整體式傳感組件40。

優選地，所述微波傳感組件20包括：多個微波天線21和第一金屬屏蔽殼22；其中，所述微波天線21之間間隔預定距離、均勻緊貼在被測管道外壁，所述第一金屬屏蔽殼22覆蓋所述微波天線21和被測管道外壁。