[发明专利]分布式系统的电网络表示

说明书

技术领域

本发明一般涉及一种用于确定多材料对象中各个材料的组成和特性的方法，并且具体涉及作为电网络的多材料对象的表示和分析。

背景技术

电阻抗层析成像(electrical impedance tomography)(EIT)是一种微创测量技术，能够用于在数量上映射多材料对象内的材料分布。在EIT中，电导率和电容率的映射用于推断该对象内不同材料的分布。通过在对象周围的电极将不同的电流模式和电压模式应用到对象，并且测量对应的电压或电流。基于电流电压关系，确定内部阻抗或内部导纳分布。

多材料对象的一个示例是多相流，其中，至少两种材料或相位一起在管道或导管内流动。多相流工艺对各种行业很重要，例如包括石油、制药、食品和化学行业。需要直接了解在这些类型的多相流工艺中的内部特性以便能够实现现有和新处理设备的改进设计和增大操作效率。用于预测多相工艺的性能的特性可例如包括相位的空间分布(空间体积相分率(spatial volumetric phase fraction))、流态、界面面积和相位或材料之间的绝对与相对速度。知道材料的空间分布特别有用，因为材料的非均匀分布往往减少了可用于化学反应或转换的材料之间的界面面积，并且可能导致回流，从而形成空间上不均匀的反应区或浓度。此外，体积相分率和速度是使得能够适当、及时控制多相流的重要参数。

在一种EIT技术中，应用电流到几对边界电极(boundary electrode)，一次一对，电流在一个电极进入和在另一电极离开，并且在所有电极上测量电压。在一种类似的技术中，应用电压到几对边界电极，一次一对，并且在所有电极测量电流。与这些技术相关联的一个难题是低的信噪比。此外，在涉及相对电容率或电导率中变化小的材料时，降低了分辨率。

在另一EIT技术中，同时应用电流或电压到所有电极以产生完整测量所必需的数据。应用到电极的电流或电压全部是电相互同相的并且具有不同幅度。然而，此技术更耗时，因为应用到电极的电流或电压模式的数量大(一般等于比电极的数量小1)。

因此，最好提供将解决上述问题的方法和系统。

发明内容

根据本发明的一实施例，提供一种确定多材料对象的特性的方法。该方法包括将各个电信号模式的应用的电信号集合提供到围绕多材料对象的电极以在多材料对象内产生旋转电场，并且从电极获得对应于每个应用的电信号模式的电信号的测量的电信号集合。该方法还包括基于应用的电信号集合、测量的电信号集合和应用的电信号集合的逆来确定电网络。该方法还包括通过分析电网络来确定多材料对象的特性。

根据本发明的另一实施例，提供一种用于确定多材料对象的电网络的方法。该方法包括将各个电信号模式的应用的电信号集合提供到电极以产生旋转电场。该方法还包括从电极获得对应于每个应用的电信号模式的电信号的测量的电信号集合；以及基于应用的电信号集合、测量的电信号集合和应用的电信号集合的逆来确定电网络。

根据本发明仍有的另一实施例，提供一种多材料传感系统。该系统包括用于将各个电信号模式的应用的电信号集合提供到围绕多材料对象的电极以在对象内产生旋转电场的电源和用于从电极获得对应于每个应用的电信号模式的电信号的测量的电信号集合的测量单元。该系统还包括处理电路以基于应用的电信号集合、测量的电信号集合和应用的电信号集合的逆来估计多材料对象的特性。

附图说明

参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，附图中类似的字符表示遍布图形的类似部分，其中：

图1是根据一示例实施例的产油设施的框图；

图2是根据本发明的一实施例的要使用的基于电阻抗层析成像(EIT)的多相流计的示意图；

图3是根据本发明的一实施例的应用电压EIT系统的框图；

图4是根据本发明的一实施例的旋转场模式的图形表示；

图5是根据本发明的一实施例的围绕导管中多材料对象的电极的示意图和参考正弦波形；

图6是流程图，其表示根据本发明的一实施例的使用电阻层析成像(ERT)技术来确定多材料对象的特性的方法；

图7是流程图，其表示根据本发明的一实施例的使用EIT技术来确定多材料对象的特性的方法；以及

图8是流程图，其表示根据本发明的一实施例的使用图6的ERT技术来确定多材料对象的特性的另一方法。

具体实施方式