非闭合电极电容层析成像传感器的设计及实验研究
电容层析成像技术
电容层析成像技术电容层析成像技术（Electrical Capacitance Tomography，ECT）是一种非侵入性的成像技术，通过测量物体内部电容变化来获取物体内部的分布信息。
该技术可以广泛应用于工业过程监测、医学影像诊断、环境监测等领域，具有成本低、无辐射、适用于多相流体等优点。
电容层析成像技术的原理是基于电容效应。
当物体中存在电介质时，电容值会发生变化。
通过测量物体表面上的电容值的变化，可以反推出物体内部的电容分布情况。
为了实现电容层析成像，需要在被测物体周围放置多个电极，通过测量电极之间的电容变化来重构物体的电容分布图像。
电容层析成像技术的优点之一是成本低。
相比于传统的成像技术，如X射线、磁共振成像等，电容层析成像技术的设备成本较低，可以广泛应用于工业领域。
此外，电容层析成像技术无需使用任何放射性物质，对人体和环境无害。
因此，在医学影像诊断、环境监测等领域有着广阔的应用前景。
在工业过程监测方面，电容层析成像技术可以用于流体分布、浓度分布、气泡分布等的监测和控制。
例如，在化工生产中，可以通过电容层析成像技术实时监测和控制反应器内部物料的流动情况，以提高生产效率和质量。
在石油行业，电容层析成像技术可以用于油井的监测和控制，实现油井的优化生产。
在医学影像诊断方面，电容层析成像技术可以用于肺部和胸腔的成像。
通过测量呼吸过程中胸腔内部的电容变化，可以获取肺部的分布情况，从而帮助医生进行肺部疾病的诊断。
此外，电容层析成像技术还可以应用于心血管系统的成像，通过测量心脏内部的电容变化来获取心脏的分布情况，帮助医生诊断心脏病。
在环境监测方面，电容层析成像技术可以用于土壤含水量的监测和控制。
通过测量土壤中水分含量引起的电容变化，可以实时监测土壤中的水分分布情况，为农业灌溉和环境保护提供科学依据。
电容层析成像技术是一种非侵入性的成像技术，具有成本低、无辐射、适用于多相流体等优点。
在工业过程监测、医学影像诊断、环境监测等领域有着广阔的应用前景。
电容层析成像
Байду номын сангаас分离
分离对工业过程的质量和产量影响甚大。大多数对两种化合物进行分离的测量与抽样技术仅 能在量少的情况下进行。这会导致不确定性的产生和效率不高。过程层析成像技术是批量处 理数据，并能提供多个数据点，使用户能够更准确地管理分离过程。 水力旋流器——电子层析成像可以调查水力旋流器的性能。装在水力旋流器栓塞上的层析成 像传感器可以测量空气芯的直径。这有助于调查故障和提高过程性能。这个例子展示了粘土 矿里装上传感器的水力旋流器和两个栓塞的相对性能，利用此性能可以确定最佳的操作压力。 主要的好处：通过在线测量空气芯的直径优化性能；诊断故障；在水利旋流器内可视化状态。
水平检测——两种不混液体之间，液体和泡沫或液体和浆液中的固体成分之间，凝胶或软固 和液体上清液之间都存在着界面。如果肉眼看不到或视线指 标线无法显示，界面这时会很难确定，尤其是固定位置的单点测量，因此无法应付变化的水 平。过程层析成像探测器可以实时测量容器内不同组成的深度。层析成像探测器的好处是， 它可以留在过程流中，不影响过程条件，并且扫描所有的深度。探测器非常坚固耐用，能够 接受温度、压力、化学品和
流体
流动过程可能包括多种状态（气体，液体或者固体），它们的性质是复杂的。电容层析成像 技术能实时显示流体的性质，无论材料是否透明，帮助大家来理解复杂的流动过程。主要的 好处：增强对过程的理解，优化计算模型；设计流系统更有信心且节省成本；减低能源消耗。 固-液流 CSIRO（澳大利亚墨尔本）需要一种测量技术来测量研究和工业用途的固-液流粒子和流液的 特性。由于设备强劲、性质简单且无任何放射性或危险成分，电阻层析成像 (ERT) 系统符 合此标准。这意味着设备可以容易地在地上和地下采矿点进行操作。对直径为 100 毫米的 流循环进行测量，等级接近 2 毫米的石英砂悬浮在清澈剪切致稀的聚合悬浮物内。这些“模 式”的悬浮物模仿双模悬浮物的行为，其粒子包含了精细流变活跃粒子的大部分，形成一个 非牛顿载流子，并将粗粒级悬浮起来，如同矿场共同处理线的状况一样。
电容层析成像的基础理论与应用研究
电容层析成像的基础理论与应用研究电容层析成像( ECT )是一种非侵入式的无射线成像技术，最早起源于1952年，被用于研究流体和气体流动、污染控制、化学反应、燃烧等领域。
ECT的基本原理是通过测量多个电容传感器的电容变化，推算出不同区域内介电常数( 视为密度 )分布情况，从而得到物体内部的结构信息。
ECT的信号获取系统由多个电容传感器、电压源、数据采集卡、控制器等组成，其读取速度通常为数千帧每秒，纵向和横向的分辨率可以达到0.2mm左右。
在数据处理方面，ECT通常采用反演算法，如基于有限元法( FEM )和有限差分法等，将时间序列数据转化为空间分布图像。
在ECT的应用研究方面，研究者们进行了众多的探索和发展，主要集中在以下几个方面：1. 质量传输和热传递ECT被广泛地应用于流体动力学、质量传输和热传递等领域。
通过测量介质内的密度分布和速度矢量，可以用于研究和优化化学反应、污染控制、能源转化、生物反应等过程。
以燃烧反应为例，通过ECT可以测量火焰传播速度和火焰结构等参数，掌握传热机制和物理过程，推动燃烧领域的研究和应用。
2. 医学影像学ECT在医学领域的应用已经得到了广泛的关注，主要应用于脑血流量和脑功能研究、呼吸系统成像、胸部成像、肝脏成像、乳房成像等方面。
目前，ECT在医学领域的应用主要集中在功能性成像、压力成像、电阻成像和电容成像四个方面。
其中，功能性成像主要用于探索脑部的活动和功能，如麻醉结果评估、认知功能研究等；压力成像技术可用于实时监测人体内部的压力变化，比如肺萎陷、肝静脉分流等病理变化；电阻成像常用于乳腺癌筛查等疾病；电容成像则广泛应用于胸部成像和肝脏成像等领域。
3. 视频监控和自动化领域ECT在视频监控和自动化领域中也得到了广泛应用。
对于一些高温、高压、工艺复杂等环境不可见的过程，如工业流体管道的输送过程产生的气泡结构，液体混合及其反应过程等，ECT可以提供非侵入式的可视化探测手段，用于研究管道内部流体的流动结构和物质传输规律，提高生产效率，保证产品质量。
电容层析成像的技术应用研究
电子技术Electronic Technology电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering电容层析成像的技术应用研究胡叶容(深圳职业技术学院广东省深圳市518055 )摘要：衣文中所要研究的主要内容便是电容层析成像技术，该技术是以医学CT 技术为基础，结合计算机技术以及传感器技术发展 起来的一种过程层析成像技术。
电容层析成像技术在当前的发展过程中十分重要，因而对其实际的应用进行研究有着重要的意义，以下便 针对不同结构的电容传感器进行比较，并结合传感器参数的优化方法进行总结。
关键词：电容层析成像；传感器技术；电容传感器1引言电容层析成像技术简称ECT ，该技术是过程层析成像技术的一 种，过程层析成像技术的发展最初是于20世纪末形成的，过程层 析成像技术正式形成后便得到了快速的发展，在短短几十年的发展 过程中有了极大的改善。
当前过程层析成像技术的主要研究对象为 两相流或是多相流，其过程参数主要包含:维或：•:维分布状况的实 时检测技术。
过程层析成像技术应用过程中主要是依据Radon 原理， 在一定条件下，任何N 维物体都可以通过无限多个N -1维投影进 行重建，此外，P T 技术本质上还能够实现系统对被测对象的某种 物理特性分布进行Radon 的变化以逆变化过程。
当前对于P T 技术 的研究往往将其分为三个部分，分别为ECT 技术、电阻层成像技 术以及电磁层成像技术，这三部分技术的应用原理有着很大的不同， 在使用过程中最终所测得的信号分别是电容信号、电阻信号以及感 应磁场信号，根据其信号的不同也可以进行场内介质介电常数、电 阻率分布等进行分析。
2 E C T 技术传感器系统及测量和数据采集系统的研究分析2. 1 ECT 系统与其他PT 技术简要介绍分析如表1所示，P T 技术包含三个部分，分别为ECT 、ERT 以及 EMT ，ECT 技术作为PT 技术的一部分，其基本的应用原理主要是 利用多项介质所具备的不同介电常数，由此通过电容传感器来得到 相应的介质分布图像。
电容层析成像传感器改进方法评述
一
劳纯杰
陈坤
一
、
引 言
电容层 析成像技术 Ｅ ＴＥ ｅｔｃ ｌ ｐ ｃ ａｃ ｏ ｇａｈ ） ２ Ｃ （ｌ ｒ ａＣａａｉ ｎ ｅ ｍｏ ｒｐ ｙ是 ０世纪 ８ ｃｉ ｔ Ｔ ０年代末 ９ ０年代初 由英 国曼彻斯特 大 学提出 的一种新 的计 算机层析成像技 术 ，它是通过测量物 体表面周 围电极之 间 的电容值来计 算物体 内部介
电容 传感器也可 以达到增加极板数 目的效果 ，提 高图像重建
维普资讯
电容层析成像 的图像 重建 问题实际上就是研究不 同介质
变化在 电容极板激励下 的 内电场的变化 问题 。通常采用有 限 元方法进行 电位分析和计 算。有限元法分析 问题必须将解域 分割 为有限个子域（ 单元） ，由这 些单元 的集合来 代表整个解 域 。这一步骤在 图像 重建 过程 中 占有重 要地位 ，也 占到 了图 像重建过程 的 ３ ％的工作量 。好 的剖分能有效 的减轻敏感场 ０ 的软场效应为 图像重建算 法提 供更好的敏感场矩阵 （ 使矩 阵
精度 。
多层 电容传感
设 计 避 免 了单 层 电
列多 间隙造成 的分
容 过 大 的 误 差 从 而 较 好 的检 测 效 果 。
这 种改进 方法 的缺 电容阵列 的层 数受 向极板 宽度 的限制
常不 应 超 过 ３ ） 层 ，
的敏感场矩 阵就越精 确，重建图像也越精确 。
电常数的空 间分布 。具有适用范 围广 、非侵入式 、安全性 能好、成本低等优 点，成为过程层 析成像领域 的一
个 重要研 究方 向。
一
个典型的 ８电极 Ｅ Ｔ系统原理 图如 图 ｔ 示。Ｅ Ｔ系统一般 由 ３ Ｃ 所 Ｃ 个基 本部分组成： 电容传感器 、数据采
电容层析成像在气固流化床测量中的应用
电容层析成像在气固流化床测量中的应用罗琴;赵银峰;叶茂;刘中民【摘要】Although gas-solid fluidized beds have been widely used in various processes, the development of reliable and non-intrusive measurement techniques for solid-gas two-phase flows in fluidized beds is still attracting considerable attention. Due to its advantages of simple construction and high temporal resolution, electrical capacitance tomography (ECT) has been widely applied in multi-phase flow measurements. This paper reviews the application of ECT in gas-solid fluidized bed measurement, including the measurement of solids distribution, flow regime transition, solids flow velocity, and water content in fluidized bed dryers. The challenges of ECT in gas-solid fluidized bed measurement are also discussed.%气固流化床广泛应用于化工、炼油、冶金、电力等工业生产领域。
由于流化床中气固两相流动的复杂性，流化床测量方法的研究成为了一个重要的研究领域。
非闭合电极电容层析成像传感器的敏感场计算及仿真成像研究
ｖｒ ｔ ｎｉ ｏｅ ｏ ｓ ｇ ｌ ｔｃｌ ａ ａｉ ｎ ｅｔｍ ｇ ｐ ｙ（ Ｃ ） ｈ ｅ ｓｉｉ ｐｏ ｅｓｎｏ ａ ａ ｕ ａｉ ｉ ｆ ｚｎｓｉｕｉ ｅ ｒ ａ ｃｐｃｔ ｃ ｏｒ ｈ Ｅ Ｔ ．Ｔ ｅｓｎｉｖ ｙｍａ ｆｈ ｅ ｓｒ ｓ ｌ － ａｏ ｎ ｒ ｌ ｎ ｅ ｃｉ ａ ｏ ａ ｔｔ ｔ ｗ ｃｃ
动态变化特性 的要求 ， 对该 电容传感器 的敏感场进行 了计算 ， 并对其 进行 了成 像仿真研究 。结 果表 明 ， 该种 电容传感器 可 以实
现测试 区域 内不 同形状物体 的测量及 图像 重建 ， 中 Ｌｎｗｂｒ 其 ａｄ ｅｅ 成像 算法对该传感器成像 质量最好 ， 为利用 电容层 析成像 从而
ｓａ ｅ ｂｅｔ ａ ｄｒｃｎｔ ｃ ｔｅｉ ａ ｅ ｍｏ ｇｔｅｌｔｄｉ ｇ ｃｎｔ ｃｉ ｌｏｉ ｍｓ ａ ｄ ｅ ｅ ｔｏ ａ ｈ ｐｄｏｊｃｓ ｎ ｏ ｓ ｕ ｔｈ ｇ ．Ａ ｎ ｓ ｅ ｒ ｍ ｈ ｉｅ ｍａｅｒ ｏ ｓ ｔ ｎａ ｒ ｅ ｕ ｒ ｏ ｇ ｔ ，Ｌ ｎ ｗ ｂｒ ｈ ｄｃｎ ｈ ｍｅ
电容耦合电阻层析成像传感器结构优化设计研究
Ａ ｓ ａｔＴ ｅｏ ｔ ｉ ｔ ｎｆ ｅｓｒ ｔ ｃ ｒ ｏ ａ ａｉｖｌ ｃｕ ｌ ｌｃ ｉａ ｒｓ ｔｎ ｅｔｍ ｇａ ｈ （ Ｃ Ｒ ｉ ｂ ｔ ｃ ：ｈ ｐｉ ｚ ｉ ｒｓｎｏ ｒ ｔ ｅ ｆ ｐ ｃ ｉｅ ｏ ｐ ｄｅ ｔｃｌ ｅｉａ ｃ ｏｒｐ ｙ Ｃ Ｅ Ｔ）ｓ ｒ ｍ ａｏ ｏ ｓｕ ｕ ｃ ｔ ｙ ｅ ｅｒ ｓ ｏ
Ｅ ＡＣ ７ ３ ；３ ０ Ｅ Ｃ：２ ０ ７ １ Ｌ
ｄ ｉ１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ — ６ ９ ２ １ ．２ ０ ３ ｏ ：０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ ４ １ ９ ． ０ ２ ０ ． １ ｓ
电容 耦 合 电阻层 析 成像 传 感 器 结 构 优 化设 计研 究
； ｌ ：
王保 良 张伟 波 ， 志尧 ， 海 峰 ， 海 青 ， 黄 冀 李
ｒ ｓ ｌ ｈｏ ｈ ｔ ｔ ｅ ｅ ｕｔ ｓ ｗｓ ｔ ａ ｈ ｍｏ ｅ Ｓ ｅ ｓ ｎ ｂ ｅ ｄ ｌ ｉ ｒ ａ ｏ ａ ｌ ．Ｔｈ ｅｆｃ ｏ ｈ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ａａ Ｓ ｓｕ ｉ ｄ ｙ ｓｍｕ ａ ｉｎ ｆ ｒ ｔ ｅ ｆｅ ｔ ｎ ｔ ｅ ａ ｕ ｅ ｎ ｄ ｔ ｉ ｔ ｄ ｅ ｂ ｉ ｌ ｔｏ ｗｏ ｏ ｄｆｅ ｅ ｔｍｏ ｅｓ ｏ ｅ ｏ ． ｉ ａ ｌ ｔ ｅ ｏ ｔｍｕｍ ｉｅ ｏ ｈ ｃ ｅ ｎ ｏ ｉ ｒ ｎ ｄ ｌ ｆｓ ｎｓ ｒ Ｆ ｎ ｌ ｈ ｐ ｉ ｆ ｙ， ｓｚ ｆｔ ｅ ｓ ｒ ｅ ｆＣＣＥＲＴ ｅ ｓ ｒ ｉ ｒ ｐｏ ｅ ｔ ｈ ｎ ｍｕ ｓ ｎ ｏ Ｓｐ ｏ ｓ ｄ ｗｉｈ ｔ ｅ ｍｉ ｉ ｍ
ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ． ｈｅ ｒ ｓ ｎ ｅ Ｔ ｍｏ ｅ ｏ ｔ ｅ ２ ｅｅ ｔｏ ｅ ｅ ｓ ｒ ｆ ＣＣＥＲＴ ａ ｂ ｅ ｅ ｔｂ ｉｈｅ ｂ ｆｎ ｔ ｅ ｅ ｎ ｓｍ ｕ ａｉｎ ｄ ｌ ｆ ｈ １ ． ｌｃ ｒ ｄ ｓ ｎ ｏ ｏ ｈ ｓ ｅ ｎ ｓａ ｌｓ ｄ ｙ ｉ ｉｅ ｌｍｅ ｔ ｉ ｌｔｏ ｓ ｆｗａ ｅ ｆｒｔｙ， ｎ ｅ ｓｔｖｔ ｅ ｄ ａ ｅ ｎ ｃ ｌ ｕ ａｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｃ ｎｓｒ ｔｏ ｆｉ ａ ｅ ｏｔ ｒ ｓｌ ａ ｄ ｓ ｎ ｉ ｉ ｆ ｌ ｈ ｓ ｂ ｅ ａｃ ｌｔ ｄ ｆ ｈ ｅ ｏ ｔｕｃｉｎ ｏ ｍ ｇ ．Ｔｈ ｎ ｔ ｅ ｉ ｔ ｅｅ ｎ ｉ ｉ ｙｉ ｏ ｅ ｈ ｆ ｅ ｌ ｍｅ ｔ ｎｉ ｍｏ ｅ ｓｖ ｒｆｅ ｙ ｃ ｍｐ ｒｎ ｈ ｉ ｕ ａｉｎ ｄ ｔ ｎ ｅ ｏ ｓｒ ｃ ｅ ｍ ａ ｅｗｉｈ ｔ ａ ｆｅ ｐ ｒｍ ｅ ｔｒ ｓ ｅ ｔ ｅｙ Ｔｈ ｄ ｌｉ ｅ ｉ ｄ ｂ ｏ ａ ｉ ｇ ｔ ｅ ｓｍ ｌｔｏ ａａ ａ ｄ ｒ ｃ ｎ ｔｕ ｔｄ ｉ ｇ ｔ ｈ ｔｏ ｘ ｅｉ ｎ ｅ ｐ ｃｉ ｌ ． ｅ ｉ ｖ
电学层析成像技术
电学层析成像技术王化祥【摘要】The electrical tomography technology is a two-phase/multi-phase flow detection technology.This technology features many advantages,e.g.,no radiation,non-invasive,fast response and visualization,etc.Its rapid development at home and abroad is introduced.By using specially designed sensitive space array electrode,the electrical tomography system can acquire the information of the sensitive field measured with non-contact or non-intrusive manner.The distribution status at a certain cross-section of multi-phase fluid in a pipe or reactor can be reconstructed by adopting the image reconstruction algorithm,thus the concentration distribution of the dispersed phase and its variation with time are obtained.The electrical tomography technology can be widely used in petroleum,chemical,electric power,metallurgy,building materials,food and other industries,for example,the oil /gas/water mixing transportation process in the petroleum industry,various of pneumatic material conveying process in metallurgy and electric power industry,and drying and blending processes,fluidization process,diffusionprocess,reaction process in the fields of chemical industry,medicine and energy.This technology greatly improves the capability of human for obtaining and analyzing the information of production processes,and provides the novel measures for monitoring and control the process parameters online.%电学层析成像技术是一种两相/多相流检测技术.该技术具有无辐射、非侵入、响应速度快以及可视化等优点.对目前国内外快速发展的电学层析成像技术进行了介绍.电学层析成像系统采用特殊设计的敏感空间阵列电极,以非接触或非侵入方式获取被测敏感场信息.利用图像重建算法再现多相流体在管道内或反应装置内部某一截面的分布状态,从而获得多相流中离散相浓度分布及其随时间的变化规律.电学成像技术可广泛应用于石油、化工、电力、冶金、建材、食品等领域,如:石油工业中油/气/水混输过程;冶金、电力工业中各种气力物料输送过程;化工、医药、能源等领域中的干燥、混合、流态化、扩散、反应等过程.该技术极大提高了人们对生产过程信息的获取和分析能力,为过程参数在线监测和控制提供了一种全新的手段.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2017(038)005【总页数】6页(P1-6)【关键词】电学层析成像;敏感阵列电极;数据采集系统;图像重建算法;正问题和逆问题求解【作者】王化祥【作者单位】天津大学电气自动化与信息工程学院,天津 300072【正文语种】中文【中图分类】TH-3;TP2电学层析成像(electrical tomography，ET) 技术是20世纪80年代国际上发展起来的一种两相/多相流检测技术。
油气润滑电容层析成像介电常数的计算与优化
油气润滑电容层析成像介电常数的计算与优化孙启国;黄博凯;闫晓丹【摘要】建立了电容传感器的二维物理模型,采用COMSOL软件进行有限元模型的仿真分析;根据电容值的计算表达式,推导出相对介电常数的计算式;通过改变影响相对介电常数的因素进行仿真验证,以空间图像重建误差作为评价指标.结果表明:传感器的有限元模型与物理模型真实有效,推导处的介电常数表达式在计算与仿真方面均验证了表达式的准确性,为电容层析成像传感器的优化计算提供了参考.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2018(031)001【总页数】3页(P1-3)【关键词】油气润滑;传感器;相对介电常数;电容层析成像【作者】孙启国;黄博凯;闫晓丹【作者单位】北方工业大学机械与材料工程学院,北京 100144;北方工业大学机械与材料工程学院,北京 100144;北方工业大学机械与材料工程学院,北京 100144【正文语种】中文【中图分类】TP212.10 引言电容层析成像技术(electrical capacitance tomography，ECT)是基于电容传感机理的一种过程层析成像技术，主要由电容传感器、数据采集系统和图像重建单元组成。
电容传感器作为ECT系统的数据信息来源，其电容值测量与计算的准确性对图像重建的质量有直接的影响[1]。
在电容值的数学计算中，多相物质混合的相对介电常数起到了至关重要的作用[2]，其值的精确测量与计算，直接影响电容值的准确性，进而在灰度值的计算中产生明显的误差。
以油气润滑为工程背景，采用ECT成像技术对其管道内的油气两相流进行检测。
以电容值计算为依据，计算相对介电常数的数学式，理论分析介电常数的影响关系，再以COMSOL为平台，设计仿真实验。
当油气以高速混合状态进入管道内部，物质层会以串联或并联的方式叠加，导致相对介电常数发生变化。
针对以上问题，作者及其团队对电容传感器的结构参数[3-5]：极板的圆角、极板长度、绝缘层、管壁厚度、径向极板、屏蔽层等进行了充分的优化。
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分 布及 物质浓 度测 量 、 物 化 学及 流 化 床 反应 器 过 生 程 检测 、 搅拌 反应器 及分 离器 中物 质截 面成像 、 火焰 检测 等研 究及 工 业应 用 领 域 ＿］ 随着 Ｅ Ｔ技 术 的 １． 。 Ｃ
Ａｂ ｔａ ｔ Ａ ｏ ｅ ｎ ｌｓ ｄ ｅｅ ｔｏ ｅ ｅ ｓ ｒｗａ ｒ ｓ ｎ ｅ ｎ ａ ｅｔ ｅ ｓ ｒ ｔｅ ｏ ｐ ｓｔ ｎ ａ ｄ ｓｒ ｃ ： ｎ ｖ ｌｕ ｃｏ ｅ ｌｃｒ ｄ ｓ ｓ ｎ ｏ ｓｐ ｅ ｅ ｔｄ ａ ｄ ｍ ｄ ｏ ｍ ａ ｕ ｅ ｍａ ｔｒ ｃ ｍ ｏ ｉ ｏ ｎ ｉ
ＥＥＡＯＣ： ３ Ｈ ７２ ０ 。
学
非 闭合 电极 电容 层 析成 像 传感 器 的设 计 及 实 验研 究
＊
刘 靖 ， 姜 凡 ， 孙 猛 ， 刘 石
（ 中国科学院工程热物理研究所 ， 北京 １０ ８ ） ０ ０ ０
摘 要 ： 提出并制作了一种新型的非闭合电极电容传感器， 对其敏感场进行了计算， 利用该传感器对实际物体进行了测试，
并对测试结果实现 了物体图像重建． 结果表 明， 传感 器对不 同介 电常数物 质测试敏感 ， 用所计 算的敏感 场能够 由测试 电 该 利
容信号重建 出物体 的图像 ， 而为电容层析成像技术进行冻 土测试提供 了实验基础． 从
关 键词 ： 电容层析成像； 传感器 ； 图像重建； 冻土 中图分类 号 ：Ｐ １ ． Ｔ ２２１ 文献标 识 码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ４ １ ９ （ ０ ７ ０ —９ ３０ １ ０ —６ ９ ２ ０ ）９ １ ８ —４
ｃｌｕａｅ ．Ｏｂｅ ｔ ｉ ｈ ｅ ｓ ｒ ｒ ｅｔ ｎ ｈ ｓ ｇ ｓｗｅｅｒｃ ｎ ｔｕ ｔｄ ａｃ ｌｔｄ ｊｃｓ ｎｔｅｓｎｏ ｅｔｓ ａ ｄｔｅｅｉ ｅ ｒ ｅｏ ｓｒ ｃｅ ．Ｔｈ ｅｕｔ ｄｃｔ ｔａ ｗｅ ｍａ ｅｒｓ ｌ ｉ ｉ ｅ ｈ ｔ ｓｎ ａ ｔｅｓｎ ｏ ｅ ｓ ｉｅｔ ｉ ｅｅ ｔ ｉｌｃｒ ｏ ｓａ ｔ ｂｅｔ ａ ｄｔ ｅ ｂｅｔ’ｉ ｇ ｓ ｒ ｃ ｎ ｔｕ ｔｄｂ ｈ ｅ ｓ ｒ ｓ ｎ ｉｖ ｄｆ ｒｎ ｅｅｔｉ ｃｎ ｔｎ ｊｃｓ ｎ ｊｃｓ ｍａ ｅ ｅｒ ｏ ｓｒ ｃｅ ｙ ｉｓ ｔ ｏ ｆ ｄ ｃ ｏ ｈ ｏ ｗｅ ｅ
维普资讯
第２ ０卷
第 ９期
传 感 术 技
ＣＨＩＥＳ Ｊ Ｎ Ｅ ＯＵＲ ＡＬ ０ Ｅ Ｏ Ｓ Ｎ Ｆ Ｓ Ｎ９ Ｒ
报
Ａ９
２０ ０ ７年 ９月
Ｓ ｐ ２ ０ ｅ ．０７
机三部 分． 由于其 具 有 价 格低 廉 、 构 简 单 、 全 性 结 安
好 、 于实现 等优 点 ， 泛 应用 于多 相 流 流 型 、 质 易 广 物
电 极
图 １ 电 容层 析 成 像 系统
以及 重建 图像 的质量 ＿ ］为 了实 现 Ｅ Ｔ对 冻 土 物 ４． Ｃ 质组 成及其 动 态变 化 过 程 的测 试 研究 ， 本文 作 者 设 计 制作 了一新 型 的非 闭合 电极 电容 传感 器 ， 其 敏 对
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被测 物 质
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常数 ， 通过 电容 传感 器 获 得介 电常 数 分 布从 而 获 得
介质分布的图像． １ 图 给出了 Ｅ Ｔ系统示意图． Ｃ 该 系统包括电容传感器阵列、 测量数据采集 、 成像计算
Ｅｘ ｒｍ ｅ ａ ｓ ａ ｃ ｎ ａ ｃｏ ｅ ｅ ｔｏ ｅＳ ｎ ｏ ｆ ｐｅ ｉ ｎｔ ｌＲｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｎ Ｕｎ ｌ ｓ ｄ Ｅｌｃ ｒ ｄ ｅ ｓ ｒｏ Ｅｌｃ ｒｃ ｌＣａ ａ ｉａ ｅ Ｔｏ ｏ ｒ ｐｈ ｅ ｔｉａ ｐ ｃｔ ｎｃ ｍ ｇ ａ ｙｉ