[发明专利]一种基于电学层析成像技术的液位传感器、液位检测系统及检测方法

权利要求书

1.一种基于电学层析技术的液位传感器，其特征在于：包括内筒、外筒以及若干电极片；其中，部分所述电极片成对且对称设置在内筒外壁上部，用于基于电容层析成像ECT原理检测；其余所述电极片成对且对称设置在内筒内壁下部，用于基于电阻层析成像ERT原理检测；所述外筒为外屏蔽层，用于屏蔽外部电干扰；每个所述电极片均连接有引线；所述外筒两端设有螺纹密封盖，通过螺丝固定，所述螺纹密封盖设有密封格兰头用于引出所述引线。

2.如权利要求1所述的液位传感器，其特征在于：所述引线采用SMA线，通过钢链引至三相分离器外部的数据采集模块。

3.如权利要求1所述的液位传感器，其特征在于：所述液位传感器包括8对电极片，所述内筒外壁和内壁分别设置4对所述电极片，所述电极片长度为20mm，间距为5mm，弧度为60度。

4.如权利要求1所述的液位传感器，其特征在于：所述内筒直径为60mm，外筒直径为80mm。

5.如权利要求2所述的液位传感器，其特征在于：所述内筒采用5mm厚的PEEK材料，外筒选择2mm厚的PEEK材料，电极片采用0.5mm厚的铜片，密封格兰头、钢链和固定螺丝均为304材质。

6.一种液位检测系统，包括如权利要求1-5任一项所述的液位传感器，以及：控制模块、步进电机、数据采集模块、液位计算模块、图像重建模块和校正输出模块；

其中，所述步进电机用于受控于所述控制模块，拖动所述液位传感器在三相分离器中上下移动；

所述数据采集模块用于获取所述液位传感器采集的电容值和电压值并输出给所述液位计算模块和所述图像重建模块；

所述液位计算模块用于根据输入的电容值和电压值计算液位，并将结果输出给所述校正输出模块；

所述图像重建模块用于根据输入的电容值和电压值分别基于ECT和ERT原理进行成像，并将结果输出给所述校正输出模块；

所述校正输出模块将所述液位计算模块和所述图像重建模块输入的结果进行相互补偿校正，并输出最终液位测量结果。

7.一种采用如权利要求6所述的液位检测系统的液位检测方法，具体包括以下步骤：

(1)、设定步进电机拖动所述传感器移动的步长和时间间隔；

(2)、通过所述数据采集模块获取每个所述液位传感器位置处的电容值和电压值；

(3)、根据所述电容值或电压值是否发生跳变计算介质分界面的液位；

(4)、对所述电容值或电压值发生所述跳变的液位基于ECT和ERT原理进行重建成像；

(5)、利用所述步骤4的成像结果对所述步骤3中计算得到的液位进行补偿校正，并输出结果。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：根据介质分布类型单独选择采用ECT模式或ERT模式，具体包括：

对于水/乳化物形式的分布，基于电压值跳变计算所述介质分界面的液位，并基于ERT原理重建成像进行校正；对于乳化物/油/泡沫或空气形式的分布，则基于电容值跳变计算所述介质分界面的液位，并基于ECT原理重建成像进行校正。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述基于ECT和ERT原理进行重建成像基于以下电容、电压值和介质分布图像的关系：

S＝λg

其中，S是敏感场矩阵，可在仿真模型中计算出来，为固定的值，λ是归一化的电容值或电压值向量，在液位传感器移动中可以实时采集，g是介质的分布图像矩阵。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：基于LBP算法计算所述分布图像矩阵g：

g＝S^-1λ→g＝S^Tλ。

11.如权利要求7所述的方法，其特征在于：设定步进电机每隔30分钟拖动所述液位传感器上下移动一次，扫描整个液位分布的情况，所述传感器每移动步长5mm，所述数据采集模块对电容值和电压值采集一次。