CN104677954A - 基于ect直接三维成像系统的多层式传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于ECT直接三维成像系统的多层式传感器，所述多层式传感器设置于被测对象的管道上，其特征在于，所述多层式传感器包括轴向设置于所述管道上的N层电极层，所述每层电极层由M个极板沿所述管道的外周向进行等距设置以构成电极阵列，其中，所述N层电极层相邻层之间的旋转角度为α，在所述电极层的外部设置有屏蔽罩且该屏蔽罩接地，所述极板与所述屏蔽罩不导通。不但可获取同层极板之间的电容值，还可获取不同层极板对间的电容值，该多层式传感器避免了传统ECT成像技术轴向分辨率低，二维断层成像误差大的缺陷，可有效获取更高质量的三维重建图像。
Description
技术领域
本发明涉及电学成像技术，特别涉及一种基于ECT直接三维成像系统的多层式传感器。
背景技术
电容层析成像技术是一种将医学CT和现代检测技术相结合的PT技术。它通过设置在管道、容器等过程设备外围的传感器阵列，以非侵入的方式获得测量区域所需要的不同角度的板间电容值。经过信号处理获得被测物场的介质分布，反演出其内部二维/三维信息。
传统的ECT三维重建方法是通过对同层所有极板对间的电容值的测量，获取断层二维图像行列，然后把轴向作为第三维空间，在轴向上进行插值处理得到三维重建图像。这种断层图并不是真正意义上的切片图，所以会给三维重建带来不可避免的误差。也被直接三维的研究者称为伪三维重建。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于ECT直接三维成像系统的多层式传感器，从而克服传统ECT三维成像轴向分辨率低，误差较大的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于ECT直接三维成像系统的多层式传感器，所述多层式传感器设置于被测对象的管道上，所述多层式传感器包括轴向设置于所述管道上的N层电极层，所述每层电极层由M个极板沿所述管道的外周向进行等距设置以构成电极阵列，其中，所述N层电极层相邻层之间的旋转角度α为35-50°，在所述电极层的外部设置有屏蔽罩且该屏蔽罩接地，所述极板与所述屏蔽罩不导通。
上述技术方案中，所述每层电极层的所述电极阵列的电极的数量大于或等于4个。
上述技术方案中，所述电极阵列中的极板为直角三角形或矩形或梯形的金属片。
上述技术方案中，所述金属片由不锈钢或钛合金或铜制成。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明中的多层式传感器，不仅测量每层电极层中极板对间的电容，还要测量不同层电极层的极板对间的电容，不经过二维断层成像，插值等中间环节，直接在重建过程中产生，因此减小了重建误差，具有优良的轴向分辨率。
附图说明
图1是传统ECT三维重建即采用断层插值方法的测量原理图。
图2是根据本发明的多层式传感器的测量原理图。
图3是根据本发明的多层式传感器的结构示意图。
主要附图标记说明：
1-管道，2-极板，3-屏蔽罩，4-电极层。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图3所示，根据本发明具体实施方式的一种基于ECT直接三维成像系统的多层式传感器，多层式传感器设置于被测对象的绝缘管道1上，该绝缘管道1采用PVC管，在该实施例中，绝缘管道1高1000mm，内半径为77mm，外半径为79mm。多层式传感器包括轴向设置于管道1上的3层电极层4，每层电极层4由4个极板均匀分布在被测管道1同一截面的外壁上构成电极阵列，在实际应用中，每层电极层4中电极阵列的极板2的数量还可以大于4个，电极阵列中的极板2的轴向长度为150mm，宽度为100mm，极板2轴间距为124mm，不同层极板2间的轴向间距为20mm，极板2为矩形的金属片，金属片也可为直角三角形或梯形；金属片由铜制成，金属片也可采用不锈钢或钛合金等材质。其中，3层电极层4相邻层之间的旋转角度α为45°，在电极层4的外部设置有屏蔽罩3且该屏蔽罩3的内半径取84mm，在电极层4的外部和屏蔽罩3之间填充绝缘材料，且屏蔽罩3始终处于接地状态，极板2与屏蔽罩3不导通。
如图1所示，在传统电容层析成像中，通过测量单层极板2间的对间电容值，获得多个断层二维平面内的电容数据，结合二维有限元法得到该平面内二维敏感场获得断层二维图像序列，再对此图像序列通过线性插值进行三维重构。而利用本发明实施例中提供的多层式传感器，如图2所示，在测量每层极板2间的对间电容值的同时，如图2中的实线箭头所示接着提取二维图像序列，还要测量不同层极板2间的电容值，如图2虚线箭头所示还要测量不同层极板2间的电容值。此时得到的电容值数据已经包含轴向信息，即无需经过二维断层成像这一有误差的中间环节，直接通过三维有限元算法获得该区域内的三维敏感场以及获取的电容值数据进行直接三维重构，从而大大提高重建图像的轴向分辨率。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (4)
1.一种基于ECT直接三维成像系统的多层式传感器，所述多层式传感器设置于被测对象的管道上，其特征在于，所述多层式传感器包括轴向设置于所述管道上的N层电极层，所述每层电极层由M个极板沿所述管道的外周向进行等距设置以构成电极阵列，其中，所述N层电极层相邻层之间的旋转角度α为35-50°，在所述电极层的外部设置有屏蔽罩且该屏蔽罩接地，所述极板与所述屏蔽罩不导通。
2.根据权利要求1所述的多层式传感器，其特征在于，所述每层电极层的所述电极阵列的电极的数量大于或等于4个。
3.根据权利要求1所述的多层式传感器，其特征在于，所述电极阵列中的极板为直角三角形或矩形或梯形的金属片。
4.根据权利要求3所述的多层式传感器，其特征在于，所述金属片由不锈钢或钛合金或铜制成。
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|---|---|
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105548288A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-05-04 | 华北电力大学 | 基于电容层析成像的三维多向检测火焰传感器及检测系统 |
| CN105738212A (zh) * | 2016-01-29 | 2016-07-06 | 河海大学 | 基于电容层析成像技术的岩石三轴试验裂隙扩展观测装置 |
| CN105842475A (zh) * | 2016-03-21 | 2016-08-10 | 山西泫氏实业集团有限公司 | 一种建筑排水系统中非侵入式水力测试方法 |
| CN106370705A (zh) * | 2016-08-18 | 2017-02-01 | 中国科学院工程热物理研究所 | 三维电容层析成像传感器 |
| CN107807155A (zh) * | 2016-09-08 | 2018-03-16 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种ect/mwt双模态成像传感器 |
| CN111189881A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-05-22 | 天津大学 | 一种基于差分测量模式的两相流网格传感器可视化方法 |
| CN111198210A (zh) * | 2018-11-16 | 2020-05-26 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 三维电容层析成像传感器及其成像装置 |
| CN111198211A (zh) * | 2018-11-16 | 2020-05-26 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 基于电容层析成像传感器的移动式成像装置 |
| CN111579604A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-08-25 | 中国民航大学 | 一种可旋转的平面电容层析成像传感器 |
| CN111693574A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-09-22 | 长江武汉航道工程局 | 基于电学层析成像的三维液固两相流检测装置及检测方法 |
| WO2021189893A1 (zh) * | 2020-03-26 | 2021-09-30 | 青岛理工大学 | 一种ect传感器结构优化与电磁场分析方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005019779A1 (es) * | 2003-08-22 | 2005-03-03 | Instituto Mexicano Del Petróleo | Método de visualización de flujos multifásicos usando tomografía de capacitancia eléctrica |
| WO2006102388A1 (en) * | 2005-03-22 | 2006-09-28 | The Ohio State University | 3d and real-time electrical capacitance volume-tomography: sensor design and image reconstruction |
| US20100332170A1 (en) * | 2009-06-30 | 2010-12-30 | Gao Robert X | Multiple Excitation Capacitance Polling for Enhanced Electronic Capacitance Tomography |
| CN102445469A (zh) * | 2011-09-27 | 2012-05-09 | 沈阳工业大学 | 一种三维ect数据采集系统 |
| CN202256236U (zh) * | 2011-07-06 | 2012-05-30 | 北京工业大学 | 一种多阵列自适应电容层析成像传感器装置 |
| CN102688041A (zh) * | 2012-06-08 | 2012-09-26 | 思澜科技（成都）有限公司 | 基于电极采用交错位方式排列的三维电阻抗断层成像方法 |
-
2015
- 2015-01-27 CN CN201510040000.9A patent/CN104677954A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005019779A1 (es) * | 2003-08-22 | 2005-03-03 | Instituto Mexicano Del Petróleo | Método de visualización de flujos multifásicos usando tomografía de capacitancia eléctrica |
| WO2006102388A1 (en) * | 2005-03-22 | 2006-09-28 | The Ohio State University | 3d and real-time electrical capacitance volume-tomography: sensor design and image reconstruction |
| US20100332170A1 (en) * | 2009-06-30 | 2010-12-30 | Gao Robert X | Multiple Excitation Capacitance Polling for Enhanced Electronic Capacitance Tomography |
| CN202256236U (zh) * | 2011-07-06 | 2012-05-30 | 北京工业大学 | 一种多阵列自适应电容层析成像传感器装置 |
| CN102445469A (zh) * | 2011-09-27 | 2012-05-09 | 沈阳工业大学 | 一种三维ect数据采集系统 |
| CN102688041A (zh) * | 2012-06-08 | 2012-09-26 | 思澜科技（成都）有限公司 | 基于电极采用交错位方式排列的三维电阻抗断层成像方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 许鑫: "直接三维电容层析成像传感器优化及重建算法的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 * |
| 陆洋: "直接三维ECT传感器结构参数优化研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
| 陈德运 等: "一种新型的三维ECT传感器及三维图像重建方法", 《仪器仪表学报》 * |
| 颜华 等: "12极板直接三维ECT图像重建仿真", 《沈阳工业大学学报》 * |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105548288A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-05-04 | 华北电力大学 | 基于电容层析成像的三维多向检测火焰传感器及检测系统 |
| CN105738212A (zh) * | 2016-01-29 | 2016-07-06 | 河海大学 | 基于电容层析成像技术的岩石三轴试验裂隙扩展观测装置 |
| CN105842475A (zh) * | 2016-03-21 | 2016-08-10 | 山西泫氏实业集团有限公司 | 一种建筑排水系统中非侵入式水力测试方法 |
| CN106370705A (zh) * | 2016-08-18 | 2017-02-01 | 中国科学院工程热物理研究所 | 三维电容层析成像传感器 |
| CN106370705B (zh) * | 2016-08-18 | 2019-06-18 | 中国科学院工程热物理研究所 | 三维电容层析成像传感器 |
| CN107807155A (zh) * | 2016-09-08 | 2018-03-16 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种ect/mwt双模态成像传感器 |
| CN111198211B (zh) * | 2018-11-16 | 2022-01-25 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 基于电容层析成像传感器的移动式成像装置 |
| CN111198210A (zh) * | 2018-11-16 | 2020-05-26 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 三维电容层析成像传感器及其成像装置 |
| CN111198211A (zh) * | 2018-11-16 | 2020-05-26 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 基于电容层析成像传感器的移动式成像装置 |
| CN111189881A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-05-22 | 天津大学 | 一种基于差分测量模式的两相流网格传感器可视化方法 |
| WO2021189893A1 (zh) * | 2020-03-26 | 2021-09-30 | 青岛理工大学 | 一种ect传感器结构优化与电磁场分析方法 |
| CN111579604A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-08-25 | 中国民航大学 | 一种可旋转的平面电容层析成像传感器 |
| CN111579604B (zh) * | 2020-05-20 | 2023-12-05 | 中国民航大学 | 一种可旋转的平面电容层析成像传感器 |
| CN111693574A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-09-22 | 长江武汉航道工程局 | 基于电学层析成像的三维液固两相流检测装置及检测方法 |
| CN111693574B (zh) * | 2020-06-09 | 2022-12-09 | 长江武汉航道工程局 | 基于电学层析成像的三维液固两相流检测装置及检测方法 |
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