Electrical Capacitance Volume Tomography
成像和监测解决方案
电容体积层析成像的演变
电容层析成像(ECT)是一种独特的仪器技术,可以通过测量分布在周围的电极板之间的电容来量化和映射工业过程中的多相流。可测量的参数包括体积分数、速度、质量流量和各相的空间分布,还包括相成像、速度场映射、多相分解以及流动模式识别。
自ECT诞生以来,它经历了不同的发展阶段,本页面重点介绍了用于区分各阶段的不同缩写。
ECT
3D ECT
ECVT
这是电容层析成像(ECT)的基本形式,涉及电容板在周边的对称分布。在ECT中,电容板通常保持一致的长度,以尽量减少轴向方向上电场的变化。由于边缘效应导致的3D电场变化是任何电容板固有的,因此在ECT中将其视为误差来源,并采取策略加以减轻。由于ECT中的电场仅限于2D变化,因此重建的图像也是二维的。
3D层析成像技术通常通过将多个切片(层析图)组合成3D结构来呈现被成像体的三维结构。每个切片是以二维方式独立获取的,这种方法通过堆叠实现所需的第三维度。在ECT中,也采用这种策略来形成3D ECT图像。然而,由于ECT电容板的长度较长,堆叠会导致轴向分辨率较低,同时不同层之间的电容板协调性差。在这种情况下,可以通过垂直安装多个独立的ECT传感器环来进行堆叠,或者在动态流动场景中使用一个ECT传感器,每个时间帧作为新的堆叠层。
ECVT通过引入设计强调电场3D分布的传感器,解决了3D ECT分辨率较低的问题。在ECT中,轴向电场变化被视为噪声源,而在ECVT中,则通过增加传感器的3D变化来直接用于3D成像。直接3D成像指的是将具有3D电场变化的电容数据(即ECVT传感器)重建为体积图像,从而绕过3D ECT中的堆叠方法。这种方法放宽了ECT中的对称性要求,使得电容板可以采用不同的形状和排列方式。ECVT传感器的灵活性允许传感器设计几乎适应任何几何形状。
自适应电容体积层析成像 (Adaptive ECVT)
随着ECVT的引入,3D重建图像的轴向分辨率得到了显著提升,并增加了设计灵活性。然而,ECVT图像的整体分辨率仍然受限于每个ECVT传感器中可用的电容板数量。由于每个电容板需要足够的表面积以保证信号质量,因此电容板覆盖柱体周边的最大数量也受到限制。为克服这一限制,引入了自适应电容体积层析成像(AECVT),通过由小电容段构成的合成板来实现。每个合成板的表面积足够大,以确保良好的信号质量。此外,合成板可以采用不同形状,并可以以小增量电子移位。形成每个合成板的电容段还可以通过不同电压激活。这些因素的结合使得获得的测量数量比传统ECVT高出几个数量级。通过放宽ECT和ECVT固有的测量数量限制,AECVT得以发展成为一种高空间分辨率的层析成像技术,类似于MRI和CT扫描。此外,不同电容段可以通过不同电压激活,使得能够实时缩放至成像域的不同区域。
附着在流化床上的ECVT传感器
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