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采用电阻层析成像技术测量三相外环流反应器中相含率的实验研究

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过程工程学报 2009年第3期9卷 431-436页

作者：韩玉环靳海波北京化工大学化工学院北京100029 北京石油化工学院化工系北京102617

结合电阻层析成像技术和差压法,以平均粒径为3mm的聚氨酯为固相,空气为气相,水为液相,对φ90mm的气升式三相外循环环流反应器中局部相含率及其径向分布进行了研究.结果表明,在实验范围内,增大固相体积分率不影响气含率在上升管中的分布... 详细信息

结合电阻层析成像技术和差压法,以平均粒径为3mm的聚氨酯为固相,空气为气相,水为液相,对φ90mm的气升式三相外循环环流反应器中局部相含率及其径向分布进行了研究.结果表明,在实验范围内,增大固相体积分率不影响气含率在上升管中的分布特征;固含率随着表观气速的增大先增大,当表观气速ug=0.09m/s时反应器达到充分发展段,固相已充分循环;上升管中气固虚拟相的径向分布呈中心高、边壁低的特征,但并非严格对称,在r/R=0～0.2间出现极大值;下降管中气固虚拟相在径向上分布较为均匀.本工作证实了两种技术相结合测量气液固三相相含率的可行性.

关键词：气升式三相外循环环流反应器电阻层析成像技术局部相含率径向分布

基于电阻层析成像技术和ResNet的萝卜根系表型无损检测方法研究

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华南农业大学学报 2023年第1期44卷 102-109页

作者：肖淑媛何伟卢伟南京农业大学工学院江苏南京210031 南京农业大学人工智能学院江苏南京210031

【目的】针对现有根系表型检测方法存在价格昂贵、需要专人操作以及无法对根系表型进行原位无损检测等问题,提出一种基于电阻层析成像技术(Electrical resistance tomography,ERT)和深度残差神经网络(Deep residual network,ResNet)的... 详细信息

【目的】针对现有根系表型检测方法存在价格昂贵、需要专人操作以及无法对根系表型进行原位无损检测等问题,提出一种基于电阻层析成像技术(Electrical resistance tomography,ERT)和深度残差神经网络(Deep residual network,ResNet)的萝卜根系表型无损检测方法。【方法】首先,利用COMSOL软件对萝卜−琼脂场域不同情况的ERT正问题进行仿真分析,并获得大量边界电压数据;然后,基于ResNet对萝卜−琼脂场域的内部电导率分布与边界电压之间的非线性映射关系建立模型,对萝卜−琼脂场域进行图像重建;最后,基于ERT研制一套萝卜根系表型检测装置,并进行试验验证。【结果】基于ERT和ResNet的萝卜根系表型检测方法能够实现萝卜根系表型的可持续无损检测,试验装置操作简单、成本低,图像重建相对误差小于5%。【结论】基于ERT的萝卜根系表型检测方法可以实现对萝卜根系表型的无损检测;结合ResNet算法,成像精度较高。该方法可有效应用于萝卜根系表型的检测。

关键词：电阻层析成像技术萝卜根系 ResNet 无损检测

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电阻层析成像技术图像重建算法概述

仪器仪表用户 2006年第6期13卷 120-121页

作者：丁永维董峰天津大学电气与自动化工程学院天津300072

电阻层析成像技术是近年来发展起来的一种截面分布式的检测技术,具有非侵入的、无辐射的、可视化的特点。在电阻层析成像技术中,图像重建是由测量到的边界电压重建出对象内部电阻率分布的过程,是最终实现ERT技术可视化测量的过程。图像... 详细信息

电阻层析成像技术是近年来发展起来的一种截面分布式的检测技术,具有非侵入的、无辐射的、可视化的特点。在电阻层析成像技术中,图像重建是由测量到的边界电压重建出对象内部电阻率分布的过程,是最终实现ERT技术可视化测量的过程。图像重建算法,直接影响成像的效果。本文介绍了目前比较常用的图像重建算法的原理以及应用过程中的优缺点。

关键词：电阻层析成像技术图像重建

采用电阻层析成像技术测量气液（固）鼓泡床相含率的分布特性

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采用电阻层析成像技术测量气液（固）鼓泡床相含率的分布特性

作者：韩玉环北京化工大学

学位级别：硕士

鼓泡塔和气升式环流反应器同属于气力搅拌式反应器,统称鼓泡床。以其结构简单,无机械传动部件,易密封,传热效率高,操作稳定,操作费用低等优点,被广泛应用于加氢、脱硫、烃类氧化、烃类卤化、费一托合成、废气和废水处理、煤的液化及生... 详细信息

鼓泡塔和气升式环流反应器同属于气力搅拌式反应器,统称鼓泡床。以其结构简单,无机械传动部件,易密封,传热效率高,操作稳定,操作费用低等优点,被广泛应用于加氢、脱硫、烃类氧化、烃类卤化、费一托合成、废气和废水处理、煤的液化及生物化工等工业过程。对该类反应器的流体力学行为进行深入研究,可以为优化现有反应器的操作和开发设计更高效的反应器提供一定的理论指导。采用先进的电阻层析成像技术对对直径0.16m、高2.5m的气液鼓泡塔的流体力学参数进行了实验研究,考察了不同表观气速、液相电导率值、液相表面张力和粘度对气含率和气含率轴径向分布的影响。由实验结果可知,液相电导率值影响ERT测量数据,进而影响其所得气含率的大小;液体的物理性质会直接影响鼓泡塔内的气含率变化,气含率随表面张力的减小而增大,随粘度增大而增大;根据横截面的平均气含率的分布可以看出气含率在径向上呈现出塔中心处最大,塔壁处最小的分布规律,而且操作条件和物性参数的改变不会影响此分布规律;根据电阻层析成像技术中时间序列的图像叠加可以得出,表观气速较小时,气体主要集中在塔中心,随着表观气速的增大,气体分布范围逐渐变宽;且气泡群在塔内呈螺旋式上升,气速越大其上升趋势越明显。将先进的电阻层析成像技术与传统的差压法相结合对直径0.09m、高3.1m的气液固三相气升式外环流反应器的流体力学参数就行了实验研究,考察上升管和下降管中固相颗粒密度、粒径、固相添加量对气含率的影响,给出了固含率与操作气速的关系。由实验结果可知,以聚氨酯为固相,颗粒装填量大小对气含率基本没影响,而采用密度较大的玻璃珠为固相时,气含率随颗粒装填量和粒径的增大而增大,且两种不同密度的大颗粒加入都能使得下降管的气含率显著升高。采用ERT技术测量相含率与压差法符合良好,进一步证实了ERT技术和差压法相结合测量气液固三相相含率的方法是可行的。

关键词：鼓泡塔气升式外环流反应器电阻层析成像技术局部相含率径向分布时间序列流动结构

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混凝土电阻层析成像技术应用研究

混凝土电阻层析成像技术应用研究

作者：朱晓军济南大学

学位级别：硕士

混凝土结构健康监测技术对保证结构安全性,提高其耐久性具有重要意义。电阻层析成像技术(ERT,Electrical Resistance Tomography)作为一种新兴的结构健康监测技术,由于其具有无辐射、结构简单、检测效果直观、成本低廉等优势,使其在混... 详细信息

混凝土结构健康监测技术对保证结构安全性,提高其耐久性具有重要意义。电阻层析成像技术(ERT,Electrical Resistance Tomography)作为一种新兴的结构健康监测技术,由于其具有无辐射、结构简单、检测效果直观、成本低廉等优势,使其在混凝土结构损伤检测中具有广阔的应用前景。但是由于混凝土导电性不佳致使其在工程中应用不多。基于此,本文对电阻层析技术在混凝土中应用的相关课题进行了探索和研究。主要工作如下:(1)搭建了电阻层析成像系统。该系统基于PXI平台,通过LabVIEW语言编写数据采集系统,结合COMSOL with MATALB开发而成,实现了数据快速采集;并通过MATLAB开发了电阻层析成像系统界面,实现了图像快速重建和快速评价。(2)对本系统所采用图像重建算法进行了研究。通过仿真实验获取了不同算法下仿真图像,并引入的图像质量评价指标客观分析了各个图像重建算法的优劣性,仿真试验结果表明,归一化共轭梯度算法成像效果最为理想。(3)对电阻层析成像传感器特性进行了仿真分析。通过传感器数量、传感器布置方式两个角度分析了ERT传感器的敏感场特性,仿真试验表明,16传感器模型在均匀布置下其成像结果较为理想。同时设计了三种混凝土电阻层析成像传感器,并对三种传感器在混凝土中应用效果进行了试验研究,并结合图像质量评价指标进行了客观评价分析。(4)探究了电阻层析成像技术对混凝土损伤的检测能力。基于所搭建的混凝土电阻层析成像系统,对预制的裂缝损伤、钢筋锈蚀、水的渗透进行了成像观测,并结合图像质量评价指标对成像结果进行评价分析,试验结果表明:所搭建的电阻层析成像系统对混凝土贯穿裂缝位置和形状图像成像质量明显高于混凝土内部损伤的成像质量,同时也能够实现钢筋锈蚀和水渗透的有效检测。

关键词：电阻层析成像技术图像重建混凝土无损检测

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导电混凝土损伤检测电阻层析成像技术研究

导电混凝土损伤检测电阻层析成像技术研究

作者：陈蒙蒙中国矿业大学

学位级别：硕士

混凝土健康检测和监测技术对保证混凝土结构的安全性具有重要的意义。电阻层析成像技术(ERT,Electrical Resistance Tomography)是一种具有鲜明特点的新兴计算机层析成像技术,具有成本低、便于携带、成像速度快、非倾入等诸多优点,在混... 详细信息

混凝土健康检测和监测技术对保证混凝土结构的安全性具有重要的意义。电阻层析成像技术(ERT,Electrical Resistance Tomography)是一种具有鲜明特点的新兴计算机层析成像技术,具有成本低、便于携带、成像速度快、非倾入等诸多优点,在混凝土损伤检测领域有广阔的应用前景。传统的混凝土导电性能较差,限制了电阻层析成像技术的应用,基于此,本文对混凝土本身的导电性进行相关研究,编写适用的ERT图像重建算法并进行计算机模拟和实验验证。主要工作如下:(1)对混凝土的导电性能进行相关研究,通过掺入石墨等导电材料增加混凝土的导电性,配制具有良好导电性的混凝土,为层析成像技术的应用提供实验依据。(2)对电阻层析成像技术的原理和数学模型进行研究,采用有限元模拟软件COMSOL Multiphysics对电阻层析成像技术的正问题进行计算机模拟和建模计算,通过选取不同参数条件(边界条件、剖分精度)进行模拟对比,确定最优正问题模拟参数。(3)对电阻层析成像技术的图像重建算法进行探索研究,基于EIDORS开源代码在MATLAB平台上自主编写反问题求解和图像重建算法,并通过计算机模拟对算法进行功能验证。本文同时编写了重建图像质量评价软件以对图像重建效果进行评价。(4)提出对重建图像添加透明度并叠加的图像二次处理方法,编写图像二次处理程序,该程序可以实现对未知分布场域的电阻率分布情况准确成像。(5)搭建了电阻层析成像数据采集系统。(6)探究电阻层析成像技术对混凝土内部损伤的动态检测能力,基于本文搭建的数据采集系统,对配制的导电混凝土的裂缝损伤、孔洞损伤进行实验,利用本文编写的图像重建算法进行图像重建。实验结果表明:本文搭建的电阻层析成像数据采集系统和图像重建算法对混凝土的裂缝和孔洞进行有效的检测,本文提出的图像二次处理方法可以显著提高图像质量和准确度。

关键词：电阻层析成像技术无损检测导电混凝土图像重建

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非完整ERT数据的两相层状流分布图像重建

仪器仪表学报 2014年第11期35卷 2574-2581页

作者：赵佳董峰天津市过程检测与控制重点实验室天津大学电气与自动化工程学院天津300072

针对电阻层析成像在气液两相层状流测量中会有电极被气相覆盖,无法正常重建图像的问题,提出基于有效数据和基于敏感场重建的两种气液两相层状流分布重建解决方法。基于有效数据直接重建方法是采用边界测量数据的幅值判断方法确定失效电... 详细信息

针对电阻层析成像在气液两相层状流测量中会有电极被气相覆盖,无法正常重建图像的问题,提出基于有效数据和基于敏感场重建的两种气液两相层状流分布重建解决方法。基于有效数据直接重建方法是采用边界测量数据的幅值判断方法确定失效电极的数目和位置,进而对原始测量数据进行筛选,保留正常的测量数据对整个测量区域进行图像重建。基于敏感场重建的方法,是在判断出失效电极之后,将层状流的流动状态作为一种先验信息,去除失效电极包围的区域,图像重建只在有效电极包围的区域进行,从而减少了未知量的数目,期望达到提高重建图像的空间分辨率的目的。仿真与层状流实验结果证明了两种方法的有效性。

关键词：图像重建电阻层析成像技术两相流层状流有效数据敏感场重建

气液固三相外环流反应器相含率分布与气液流动结构

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过程工程学报 2010年第5期10卷 862-867页

作者：韩玉环杨索和靳海波朱建华北京石油化工学院化工系北京102617 中国石油大学(北京)化工学院北京102249

结合电阻层析成像和差压法,以粒径3mm的聚氨酯(密度1110kg/m3)和粒径0.5,1,3mm的玻璃珠(密度2460kg/m3)为固相、空气为气相、水为液相,在直径0.09m、高3.1m的气液固三相气升式外环流反应器中考察了固相颗粒密度、粒径、固相含率对上升... 详细信息

结合电阻层析成像和差压法,以粒径3mm的聚氨酯(密度1110kg/m3)和粒径0.5,1,3mm的玻璃珠(密度2460kg/m3)为固相、空气为气相、水为液相,在直径0.09m、高3.1m的气液固三相气升式外环流反应器中考察了固相颗粒密度、粒径、固相含率对上升管和下降管中气含率的影响.结果表明,当玻璃珠粒径为0.5和1mm、表观气速ug>0.10m/s时环流反应器可达到充分发展段.以玻璃珠为固相时,气含率随固相含量和粒径增大而增大,从层析图像可见,在r/R=0～0.2处出现非导电相的极大值,且加入大颗粒的下降管中气固含率明显大于加入小颗粒的.根据电阻层析成像的虚拟像,给出了时间序列的气固混合相的流动特征.

关键词：气升式外环流反应器电阻层析成像技术局部相含率径向分布时间序列流动结构

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基于ERT技术的硫酸钡颗粒形成过程研究

化学工业与工程 2019年第3期36卷 42-48页

作者：刘月姣叶飞飞郭晓燕杨索和何广湘靳海波北京石油化工学院化学工程学院/燃料清洁化及高效催化减排技术北京市重点实验室北京102617 北京化工大学化学工程学院北京100029

采用电阻层析成像技术(ERT)实时监测反应器内横截面电导率变化,进而考查络合法形成球形硫酸钡颗粒的过程中溶液电导率变化趋势。在拟均相条件下,根据ERT实时监测、采集、分析硫酸钡颗粒生成过程中电导率变化情况,得出电导率变化曲线,并... 详细信息

采用电阻层析成像技术(ERT)实时监测反应器内横截面电导率变化,进而考查络合法形成球形硫酸钡颗粒的过程中溶液电导率变化趋势。在拟均相条件下,根据ERT实时监测、采集、分析硫酸钡颗粒生成过程中电导率变化情况,得出电导率变化曲线,并采用扫描电子显微镜方法观察随着反应时间变化硫酸钡颗粒的形态变化情况。实验结果表明,使用ERT监测电导率变化可以得出不同浓度条件下电导率变化趋势及其浓度条件下的最适宜反应时间,并验证了采用电阻层析技术(ERT)对研究硫酸钡颗粒的形成具有较高的灵敏度,可用于研究硫酸钡颗粒的形成最适宜时间;用扫描电子显微镜观察络合法合成硫酸钡最开始形成一种梭型颗粒,随着钡离子的缓慢释放,硫酸钡颗粒不断生长,最终得到粒度均匀、分散性良好的球形硫酸钡颗粒。

关键词：硫酸钡颗粒电阻层析成像技术沉淀电导率搅拌