基于ect成像系統(tǒng)的三維全開放式火焰檢測傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于ECT成像系統(tǒng)的三維全開放式火焰檢測傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]電容層析成像技術(shù)(ElectricalCapacitance Tomography，ECT)是一種將醫(yī)學(xué)CT與現(xiàn)代檢測技術(shù)結(jié)合、可用于多相流檢測領(lǐng)域中的新型可視化監(jiān)測技術(shù)。主要通過設(shè)置在管道外圍的電容傳感器陣列，獲得測量區(qū)域內(nèi)的不同傳感器電極板之間的極間電容值，再經(jīng)過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)系統(tǒng)和相應(yīng)的信號處理及圖像重建算法，重建出測量區(qū)域內(nèi)部的二維/三維信息，實現(xiàn)對過程設(shè)備的非侵入式檢測。
[0003]傳統(tǒng)的聲學(xué)和熱量特性火焰檢測方法，由于其檢測器易受鍋爐其他熱源和聲源的干擾而難以準(zhǔn)確使用，不能滿足大型發(fā)電設(shè)備對安全運行的要求。目前比較可行的研究方向主要有光學(xué)法和電學(xué)法，本發(fā)明是基于電學(xué)層析成像技術(shù)(ECT)?；鹧嬖趥鞲衅髦行膱A孔內(nèi)燃燒，由于火焰電離效應(yīng)，導(dǎo)致傳感器內(nèi)部介質(zhì)的電離子發(fā)生改變，引起八個電極片測量電容值的改變，因而電容值的變化反映了內(nèi)部介質(zhì)的變化，同時也反映出了這一時刻介質(zhì)的分布情況。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將電容值信號反映到計算機中，利用一定的算法進(jìn)行圖像重建，可以獲得內(nèi)部火焰圖像，實現(xiàn)可視化火焰檢測。
[0004]傳統(tǒng)的ECT三維重建方式是通過獲得同一高度層中所有極板對間的測量電容值，根據(jù)得到的該層上二維圖像陣列，然后在軸向上通過插值法進(jìn)行估值延伸，獲得三維重建圖像。這種三維重建方法顯然具有不可避免的誤差，因此被許多學(xué)者稱為偽三維重建。本發(fā)明提出的可實現(xiàn)三維可視化火焰檢測的開放式傳感器，可直接計算出基于不同高度層的三維敏感場，從而進(jìn)行真正意義上的三維圖像重建。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提出一種基于ECT成像系統(tǒng)的三維全開放式火焰檢測傳感器
[0006]其特征在于，所述三維全開放式火焰檢測傳感器由絕緣底座和基體兩部分組成，絕緣底座卡入剛玉圓筒的底端;在絕緣底座的上平面等分的電鍍了八個底座測量電極，底座測量電極極板間的間隔角度α為5°，底座測量電極之間彼此絕緣，互不導(dǎo)通，通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，構(gòu)成檢測系統(tǒng)的測量電極;基體為一段耐高溫的剛玉圓筒，在剛玉圓筒外圓周上電鍍屏蔽罩，隔絕外界電磁對傳感器的干擾，屏蔽罩接地，且與所有電極不導(dǎo)通;即構(gòu)成三維全開放式火焰檢測傳感器。
[0007]所述剛玉圓筒的軸向高度為200mm,內(nèi)半徑80mm,外半徑為88mm,管壁厚度為8mm。
[0008]所述底座電極材料為耐高溫的不銹鋼，內(nèi)圓弧半徑為40mm,外圓弧半徑為80mm。
[0009]所述基于電容層析成像系統(tǒng)的三維多層火焰檢測傳感器的檢測裝置，其特征在于，三維全開放式火焰檢測傳感器的底座測量電極彼此絕緣不導(dǎo)通，通過互不干擾的數(shù)據(jù)線接入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，構(gòu)成檢測系統(tǒng)的測量電極;屏蔽罩接地;等離子體火焰燃燒器置于三維全開放式火焰檢測傳感器內(nèi)，并通過通氣管連接兩個流量計之間的通氣管上;其中，一個流量計通過一個截止閥與甲烷氣罐連接;另一個流量計通過另一個截止閥與減壓器和穩(wěn)壓罐連接;穩(wěn)壓罐裝有壓力表;其次數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別連接成像系統(tǒng)和測量電極。
[0010]本發(fā)明的有益效果是該傳感器在設(shè)計上放棄了傳統(tǒng)的ECT傳感器在測量空間上完全對稱的平面型二維結(jié)構(gòu)，本發(fā)明將傳感器電極片布置在測量區(qū)域的底部，使得測量區(qū)域完全位于測量電極上方，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，其優(yōu)勢在于，可以獲得三維敏感場信息，驗證了敏感場在空間上的“軟場”特性。通過該檢測系統(tǒng)，不僅可以獲得傳統(tǒng)的相同高度層的電極板之間的電容值，還可以獲得不同高度層的電極板之間的電容值。而由于基部傳感器在軸向上可檢測到不同高度層測量區(qū)域內(nèi)工質(zhì)介電系數(shù)的變化，具有三維特性，克服傳統(tǒng)三維檢測在軸向上分辨率低，誤差大的缺點，提高檢測的可靠性。從而使該火焰檢測傳感器可應(yīng)用于更廣的測量對象。
【附圖說明】
[0011]圖1為基于ECT成像系統(tǒng)的三維全開放式火焰檢測傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為ECT檢測等離子體火焰實驗裝置示意圖。
[0013]圖3為不同高度層敏感場圖像
[00?4] (a) H = I Omm高度層上相鄰電極對之間的敏感場圖像[0015 ] (b) H = I Omm高度層上相對電極對之間的敏感場圖像
[0016](C)H=1 Omm高度層上任意電極對之間的敏感場圖像[00?7 ] (d) H=60mm高度層上相鄰電極對之間的敏感場圖像[00?8] (e) H=60mm高度層上相對電極對之間的敏感場圖像[0019 ] (f) H=60mm高度層上任意電極對之間的敏感場圖像
[0020]圖中標(biāo)號:1-底座，2-底座測量電極，3-剛玉圓筒，4-屏蔽罩，5-等離子體火焰燃燒器，6-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，7-成像系統(tǒng)，8-壓力表，9-穩(wěn)壓罐，10-減壓器，11-截止閥，12-流量計，13-流量計，14-截止閥，15-甲烷氣罐。
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明提出一種基于ECT成像系統(tǒng)的三維全開放式火焰檢測傳感器，下面結(jié)合附圖予以說明。
[0022]圖1所示為基于ECT成像系統(tǒng)的三維全開放式火焰檢測傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中所示的三維全開放式火焰檢測傳感器由絕緣底座和基體兩部分組成;基體為一段耐高溫的剛玉圓筒3，絕緣底座I卡入剛玉圓筒3的底端；剛玉圓筒3的軸向高度為200mm，內(nèi)半徑80mm，夕卜半徑為88mm，管壁厚度為8mm。在絕緣底座I的上平面等分的電鍍了八個底座測量電極2，底座測量電極2板間的間隔角度α為5°，底座測量電極為材料為不銹鋼，內(nèi)圓弧半徑為40_，夕卜圓弧半徑為80mm嵌入剛玉圓筒3的底端;在剛玉圓筒3外圓周上電鍍屏蔽罩4，隔絕外界電磁對傳感器的干擾，屏蔽罩接地，且與所有電極不導(dǎo)通，即構(gòu)成三維全開放式火焰檢測傳感器。
[0023]圖2所示為ECT檢測等離子體火焰實驗裝置示意圖。該三維全開放式火焰檢測傳感器的檢測裝置是將彼此絕緣的底座測