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一种电容层析成像传感器布置方法技术

技术编号:7120933 阅读:296 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开了一种电容层析成像传感器布置方法,其方法是在轴瓦内表面布置7~15个轴瓦电极,另将转子作为ECT系统的一个中心电极,通过轴瓦电极和中心电极,使转子外表面与轴瓦内表面之间的环形间隙成为成像区域。与现有技术相比,本发明专利技术由于成像区域为环形区域,去除了转子区域,在计算灵敏场时不用对转子区域划分网格,在相同的网格密度情况下可极大减少网格数量,节省了计算量和存储空间,提高了计算效率;在大大减少网格数量的基础上,可适当增加成像区域内的网格密度,提高成像区域的分辨率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电容层析成像技术(Electrical Capacitance Tomography,简称ECT)的传感器布置方法,尤其涉及应用到滑动轴承等环形间隙内电容层析成像技术。该方法优化了滑动轴承ECT传感器的布置方法,将成像区域限于润滑介质流过的转子外表面与轴瓦内表面形成的环形间隙。该方法可推广至环形间隙内ECT两相流测试领域中。
技术介绍
滑动轴承是燃气轮机、蒸汽轮机、压缩机等重型旋转机械中的关键部件之一,其性能直接影响设备的安全稳定运行。滑动轴承的基本工作原理是润滑油在粘性力作用下进入轴颈和轴瓦间隙中,受到挤压,形成动压力,支撑转子的重量。研究者已经认识到润滑介质油并不能充满整个间隙,在轴承间隙中出现呈现出空泡、流动边界等复杂的气液两相流形态。上世纪90年代开始,研究者开始以两相流角度研究滑动轴承中润滑介质的流动现象, 但由于缺乏合适的试验方法,理论研究的发展缺乏实验支撑。最近20年间逐渐发展起来的层析成像方法为滑动轴承润滑介质的研究提供了新的方法。层析成像(Tomography),也称计算机(断层)成像(ComputerizedTomography,简称CT)。该技术以两相或多相流动为主要检测对象,在不损伤研究对象内部结构的条件下, 利用某种探测源,根据从对象外部设备所获得的投影数据,运用一定的数学模型和重建技术,使用计算机生成对象内部的二维/三维图像,重现对象内部特征。按照信息获取手段和传感机理不同,可将过程层析成像分为电容层析成像、电阻层析成像、超声波层析成像、X射线(Y射线)层析成像、核磁共振成像、光学层析成像、电荷感应层析成像、微波层析成像、电磁感应层析成像等十几种。由于滑动轴承中流体为油气(汽)两相结构,这两相具有不同的介电常数,所以可选用电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,简称ECT)技术对其进行研究。 其原理是多相介质具有不同的介电常数,当相分布发生变化时会引起多相流混合体等价介电常数的变化,而引起传感器测量电容值的变化。通过传感器获得管道截面上各电极对电容,重建出截面介电常数分布,获取介质分布图像,实现多相流动的可视化,提供常规检测仪表无法提供的封闭管道及容器中各组分介质的浓度、运动状态等可视化信息。ECT技术存在两个计算问题正问题和逆问题。正问题是从传感器管道内多相介质的分布确定电极对间的电容;而逆问题则是从测量电容确定管道截面的介质分布,也即重建出管道截面的图像。基于“灵敏场”的图像重构算法是目前的主流技术,“灵敏场”是为了方便描述ECT 传感器中介质分布与电容之间的关系而定义出的一个虚拟场,其本质是将电容作为各象素点介电常数的加权和,而象素点权值的大小反映了电容对该点介质变化的灵敏程度。这样就可以通过灵敏场建立介质分布和电容之间的关系,对于有#个电容测量值的测试系统有权利要求1.,其特征在于在轴瓦内表面布置7 15个ECT 系统的轴瓦电极,另将转子作为ECT系统的一个中心电极,通过轴瓦电极和中心电极,使转子外表面与轴瓦内表面之间的环形间隙成为成像区域。2.根据权利要求1所述的电容层析成像传感器布置方法,其特征在于所述的轴瓦电极为11个。全文摘要本专利技术公开了,其方法是在轴瓦内表面布置7~15个轴瓦电极,另将转子作为ECT系统的一个中心电极,通过轴瓦电极和中心电极,使转子外表面与轴瓦内表面之间的环形间隙成为成像区域。与现有技术相比,本专利技术由于成像区域为环形区域,去除了转子区域,在计算灵敏场时不用对转子区域划分网格,在相同的网格密度情况下可极大减少网格数量,节省了计算量和存储空间,提高了计算效率;在大大减少网格数量的基础上,可适当增加成像区域内的网格密度,提高成像区域的分辨率。文档编号G01N27/22GK102353703SQ20111018674公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月5日 优先权日2011年7月5日专利技术者傅行军, 曹浩, 杨建刚, 杨道业, 王式民, 许传龙, 郭瑞 申请人:东南大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容层析成像传感器布置方法,其特征在于:在轴瓦内表面布置7~15个ECT系统的轴瓦电极,另将转子作为ECT系统的一个中心电极,通过轴瓦电极和中心电极,使转子外表面与轴瓦内表面之间的环形间隙成为成像区域。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:郭瑞杨道业傅行军杨建刚许传龙王式民曹浩
申请(专利权)人:东南大学
类型:发明
国别省市:84

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