[發明專利]一種高溫三維電容層析成像傳感器及其成像裝置

有效

• 申請號: 201911276158.0
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN112986342B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 孟霜鶴;葉茂;黃凱;申敬敬;劉中民
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 校麗麗

本申請公開了一種高溫三維電容層析成像傳感器及其成像裝置，所述成像傳感器包括絕緣管道、測量電極和第一信號傳輸線。絕緣管道為中空結構，供流體流動；測量電極設置在絕緣管道的外壁上，采集電容數據；測量電極包括M行N列的電極片，每行電極片錯位排列；其中，M≥2，N≥4，M和N取自然數；第一信號傳輸線的個數為M*N個，第一信號傳輸線與電極片一一相連，用于輸出電容數據；傳感器應用于室溫至800℃的環境下。本發明通過調整相鄰電極片的間距，使相鄰行中電極片可以互補嵌合，實現錯位排列，減小了電極片的層間距，提高層間電極電容值，有效提高了ECT傳感器三維成像質量。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，尤其是涉及一種高溫三維電容層析成像傳感器及其成像裝置。

背景技術

電容層析成像(ECT)的基本原理是基于被測對象包括多相介質，各相介質具有不同的介電常數，通過在被測對象外部排布多電極陣列式電容傳感器，當測量電極所在環境介質狀態發生變化時，會引起等效介電常數的變化，從而導致傳感器測得的各電極對之間的電容值發生變化，利用相應的圖像重構算法，即可獲得所測位置的介質分布情況。

現有技術中，通常應用電容層析成像傳感器對流化床內部的流化狀態進行檢測，而對于高溫流化床則需使用高溫電容層析成像傳感器進行檢測，現有的高溫電容層析成像傳感器多是二維外置電極高溫ECT傳感器，能夠簡單地對高溫流化床內部流化狀態進行檢測，但是成像質量低，不能實時對高溫流化床內部流化狀態進行三維在線觀察，影響生產效率。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種高溫三維電容層析成像傳感器，能夠實時在線測量高溫流化床內部流化狀態的狀態。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種高溫三維電容層析成像傳感器，所述傳感器包括：絕緣管道、測量電極和第一信號傳輸線；

所述絕緣管道為中空結構，用于供流體流動；

所述測量電極設置在所述絕緣管道的外壁上，用于采集電容數據；

所述測量電極包括M行N列的電極片，每行電極片錯位排列；

其中，M≥2，N≥4，M和N取自然數；

所述第一信號傳輸線的個數為M*N個，所述第一信號傳輸線與所述電極片一一相連，用于輸出所述電容數據；

所述傳感器應用于室溫至800℃的環境下。

作為本發明再進一步的方案：每行中各相鄰的所述電極片之間設有間隙，所述間隙寬度容納所述相鄰行的電極片的一端，相鄰兩行電極片互相錯位嵌合排列。

作為本發明再進一步的方案：所述電極片為弧形的瓦狀電極，其展開形狀為菱形、六邊形、圓形、橢圓形或傅里葉函數波形中的任一種；

優選的，所述弧形的瓦狀電極采用導體圓管通過程控激光切割技術加工。

作為本發明再進一步的方案：所述電極片的間隙中設置有柔性絕緣材料。

作為本發明再進一步的方案：所述傳感器還包括絕緣層；

所述絕緣層設置在所述測量電極的外表面，所述絕緣層將所述測量電極上連接的第一信號傳輸線隔離在所述絕緣層的外側。

作為本發明再進一步的方案：所述每個第一信號傳輸線包括金屬絲和套設在金屬絲外的絕緣套管；

所述金屬絲預先設置在所述電極片上，用于傳輸電容數據；

所述絕緣套管用于保護和隔離所述金屬絲；

優選的，所述每個第一信號傳輸線還包括屏蔽絲網，所述屏蔽絲網用于屏蔽信號。

作為本發明再進一步的方案：所述傳感器還包括屏蔽固定層；