孙启国 孙 奥 闫晓丹

(北方工业大学机械与材料工程学院 北京 100144)

电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography，ECT)技术是基于电容原理的一种过程层析成像技术，多用于工业过程可视化，其特点是价格低廉、非侵入式、响应速度快、成像过程无干扰[1-2]。

在ECT系统中，电容值的准确计算对其图像重建具有很重要的意义[3]。目前，国内外学者在大管径的图像重建中关于电容值的计算方面做了大量的研究工作。YANG和PENG[4]提出了电容并联模型。杨理践和颜华[5]研究了电容串联模型，通过线性反投影算法(Linear Back Projection，LBP)得到重建图像，重建图像质量优于电容并联模型。KIM等[6]基于电场中心线原理研究了电容混联模型。DONG和GUO[7]在电容并联模型和电容串联模型基础上，研究了它们加权的电容混联模型。张立峰等[8]提出了一种结合电场线分布与混联模型的新电容模型。何世钧等[9]提出了一种基于电容并联模型的多权值电容归一化方法。然而，多数人在研究电容模型时，未计入管道电容，直接将测量电容等同于管内电容，但是实际上管道电容也会影响测量电容，尤其是在管径较小的情况下[10]。

油气润滑系统中，管道具有小管径的特点[11-13]，测量电容会受管道电容的影响，进而导致图像质量发生变化。因此，计入管道电容对提高电容计算值的准确性和重建图像的质量具有重要意义。

针对以上问题，本文作者以油气润滑气液两相流中的环状流为研究对象，建立了8电极ECT三维传感器物理模型；推导了计入管道电容值数学计算式；……