[实用新型]一种电容层析成像系统

说明书

本实用新型属于电容层析成像技术领域，具体涉及一种电容层析成像系统，电容传感器包括支撑管以及设置在支撑管外围的电极和屏蔽层一体化结构，电极和屏蔽层一体化结构由五层介质依次层叠而成，由内到外依次为：内覆盖膜、电极片、绝缘层、屏蔽层和外覆盖膜；外覆盖膜上设有射频接头，射频接头的数量与电极片的数量相同，且一一对应，每个电极片通过导线与其对应的射频接头相连接，数据测量处理模块位于外覆盖膜之外，其与电极片连接，获取电极片的电容信息并进行处理，然后传送给计算机。本实用新型提出的电容层析成像系统，其优化了电极片、屏蔽层的结构，提高了电容传感器屏蔽层的屏蔽效果，提高了检测精度。

技术领域

本实用新型属于电容层析成像技术领域，具体涉及一种电容层析成像系统。

背景技术

过程层析成像(Process Tomography，PT)是近年来新出现的新型工业过程测量技术，可对空间物质分布进行测量，例如化工、动力、冶金、食品等工业中的两相流/多相流，输油管道、蒸发换热器中的气液两相流，石油开采管道内的气－液－固多相流等。过程层析成像的感应机理(电、磁、声、光、热...)非常广泛，为非嵌入测量方式，能快速地展示物质的空间分布，它正在成为物质分布检测的有力工具。电容层析成像(Electrical CapacitanceTomography,ECT)技术是过程层析成像技术的一种。

电容层析成像主要利用不同物质具有不同介电常数这一特性，通过检测待测区域中物质的介电常数分布，从而获得待测区域截面的物质分布状况，适合于对各种非导电体组成的混合物进行测量，具有结构简单、价格便宜、无辐射危害、易实现、动态响应速度快的特点。

要实现电容层析成像，主要需要3个部分配合使用，分别为电容传感器、数据测量处理电路模块和图像重建算法。首先通过电容传感器和数据测量处理电路模块得到待测区域的电容分布信息，然后利用图像重建算法得出待测区域内的介电常数分布并在计算机上显示出来，从而得到待测区域物质分布的截面图像。

现有的电容层析成像系统主要包括3个部分：电容传感器、测量及数据采集、计算机图像重建。电容传感器获取被测物场分布状况的投影信息，测量及数据采集单元收集传感器所获得的信息，并传送至计算机，计算机根据一定的算法重建出场域分布图像。

现有的电容层析成像系统和数据测量处理模块有以下缺点：

1)电极阵列摆放不够精准。现有ECT传感器由于加工工艺不成熟会导致的电极尺寸、电极间距的差异会极大的影响各传感器之间的一致性以及传感器自身各电极之间测量值的不一致性，从而对测量结果的可靠性产生负面影响；

2)屏蔽效果不一致。屏蔽层的存在是为了消除电极和外界的电磁干扰，但是电极与接地屏蔽层之间的电容是天然存在的，如果屏蔽层与电极之间的距离不能保持稳定的一致，则该部分电容会直接影响传感器的出厂测量值，只能通过繁复的标定才能实现一定程度的修正；

3)电极与传输线的连接处不稳定。现有传感器与传输线的连接，一般是手工焊接到电极上，焊接效果差异大，易脱落、拆装复杂，在传输线脱焊时也不易补救；

4)模拟信号传输距离长。用于电容测量的激励信号和接收信号均是模拟信号，该信号通过一定长度的屏蔽线的传输到数据采集设备，信号易衰减，同时引入杂散电容，加之被测物的电容变化信号本就微弱，因此电路采集到的信号微弱，处理难度大；

5)数据测量处理模块复杂。由于模拟信号传输距离长，中间环节越多，引入的噪声越多，从而导致信号处理必须进行更多的滤波和信号提取，成本升高。

实用新型内容

为解决上述背景技术中存在的问题，本实用新型提出一种电容层析成像系统，其优化了电极片、屏蔽层的结构，确保电容传感器各片电极间距、屏蔽层与电极间距、屏蔽层尺寸等参数一致，提高了电容传感器屏蔽层的屏蔽效果，提高了检测精度。