[发明专利]一种ECT/MWT双模态成像传感器

说明书

本发明提供了一种ECT/MWT双模态成像传感器，微波传感组件和电容传感组件位于同一被测截面或者两者间距较小，将微波传感组件和电容传感组件图像进行加权叠加，就可以得到融合成像结果，融合成像结果包含单一成像模态所不具备的特征，更能反映流体的真实流动状态；电容传感组件成像速率可达几百帧每秒，能捕捉到连贯的流体流形演变过程，具有很高的成像速率和灵敏度；微波传感组件能对高湿度介质成像，工况适应性强，应用范围广。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种ECT/MWT双模态成像传感器。

背景技术

过程层析成像技术为近些年发展起来的过程参数测量技术，在医疗、化工、能源等领域有着普遍应用。与传统测量手段相比，过程层析成像技术具有在不干涉被测介质运动的条件下，直接对其内部成像的优点。常见的过程层析成像技术有磁共振成像(MagneticResonance Imaging，MRI)、电阻层析成像(Electrical Resistance Tomography，ERT)、电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography，ECT)、微波层析成像(MicrowaveTomography，MWT)等。目前已有的过程层析成像可分为单一成像模态运行和多成像模态融合两类。

电容层析成像是根据测得的围绕被测区域各电极对间的电容值，反推出被测介质空间分布的一种可视化测量技术。由于其具有结构简单、无辐射、成像速度快、低成本等特点，常应用于石油管道流、流化床颗粒流监测。

微波层析成像是一种非接触式测量技术，其原理为用微波照射被测物体，然后通过物体外部散射场的测量值来重构物体的复介电常数分布，从而可反推出物体的浓度分布。复介电常数通常可表示为：ε＝ε’-iε”，其中，实部与实介电常数意义相同，虚部可等效表征为电介质的电导。常温下水的复介电常数虚部较大，约为40，而常见颗粒介质，如河沙、煤粉干燥条件下的值均小于1。利用这个特点，同时结合复介电常数实部信息，可根据微波层析成像来计算介质湿度分布。

多成像模态的融合技术是指用多种成像方法同时对某一对象进行测量的方法，如ECT和ERT的融合。该技术可以实现不同测量方法的功能互补。

单一成像模态和多成像模态融合具有一定技术缺陷，比如，对于ECT成像装置，当被测物体湿度较高时，会超出数据采集系统量程范围，此时被测物质的电学性质已接近导体，无法进行电容的测量，因此，ECT装置不能测量湿度较高的物质，使得其适应范围有限。而MWT成像装置成像速率慢，每秒最多30帧，灵敏度较差。因此，本领域亟需一种成像速度快且测量范围广的成像传感器。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种ECT/MWT双模态成像传感器。

(二)技术方案

本发明提供了一种ECT/MWT双模态成像传感器，包括：微波传感组件20和电容传感组件30；其中，所述微波传感组件20和电容传感组件30设置在被测管道外壁，所述微波传感组件和电容传感组件同时工作，进行ECT/MWT融合成像。

优选地，所述ECT/MWT双模态成像传感器为分离式传感器，所述微波传感组件20和电容传感组件30沿所述被测管道轴向并排分布。

优选地，所述ECT/MWT双模态成像传感器为整体式传感器，微波传感组件20和电容传感组件30位于所述被测管道同一轴向位置，构成一整体式传感组件40。

优选地，所述微波传感组件20包括：多个微波天线21和第一金属屏蔽壳22；其中，所述微波天线21之间间隔预定距离、均匀紧贴在被测管道外壁，所述第一金属屏蔽壳22覆盖所述微波天线21和被测管道外壁。