兩相氣固流在線測(cè)量的偏差問(wèn)題探討 三
2. 2 過(guò)程層析成像法
過(guò)程層析成像法亦稱為PT 技術(shù),是20 世紀(jì)80 年代中后期正式形成和發(fā)展起來(lái)的一種以兩相流或多相流為主要對(duì)象的過(guò)程參數(shù)分布狀況的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù). 該技術(shù)利用圍繞被測(cè)管道的傳感器陣列,以非接觸方式獲取被測(cè)物場(chǎng)在不同觀測(cè)角度下的投影數(shù)據(jù),由計(jì)算機(jī)通過(guò)某種圖像重建算法,求得過(guò)程截面狀況的二維可視化信息. 與氣固兩相流測(cè)量有關(guān)的是以電學(xué)法為代表的方法,如電阻成像( ERT) 、電容成像( ECT) 等形式. 其中以測(cè)量介電常數(shù)分布的ECT 技術(shù)測(cè)量范圍最廣,研究得也較多. 有研究增加電容傳感器個(gè)數(shù)的,已從最初的一對(duì)電極增至現(xiàn)在的6 對(duì)12 陣列電極;有研究把它應(yīng)用于矩形流道測(cè)量的;此外,還有關(guān)于利用ECT 測(cè)量濃相物質(zhì),如測(cè)量循環(huán)流化床的報(bào)道.
PT技術(shù)屬于非侵入式測(cè)量,它沒(méi)有光學(xué)方法對(duì)透光的要求,原則上可用于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn). 從原理上講,只要選取合適的方式(或幾種方式的組合) ,即可應(yīng)用于各類兩相流或多相流的流型識(shí)別、相分布廓形、相含率及相速度的測(cè)量 .
對(duì)于成像,圖像質(zhì)量好壞是關(guān)鍵,而圖像重建算法則是難點(diǎn). 常用的簡(jiǎn)化線性逆反推算法
(LBP) 僅對(duì)簡(jiǎn)單物質(zhì)分布有效. 針對(duì)復(fù)雜的非線性測(cè)量場(chǎng),學(xué)者們研究了大量的修正算法. 如反復(fù)利用正逆過(guò)程消除誤差的疊代法等,但無(wú)論采用何種方法,都是將非線性簡(jiǎn)化成線性,而這就不可避免地會(huì)造成圖像重建時(shí)的數(shù)據(jù)誤差. 為了克服這些誤差,于是就出現(xiàn)了具有學(xué)習(xí)記憶及智能處理能力的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法,其常用的算法是前饋網(wǎng)絡(luò),即采用誤差反向傳播的BP 算法. 但收斂速度慢,常遇到局部極小值. 針對(duì)這種情況,有學(xué)者改進(jìn)了BP 算法,采用自適應(yīng)步長(zhǎng)和模擬退火法等手段. 還有學(xué)者重新提出一種多變量插值的徑向基函數(shù)(RBF) 法;也有人提出了均勻設(shè)計(jì)和遺傳算法,這均在不同程度上改進(jìn)了圖像重建算法. 此外,有學(xué)者還利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能模式識(shí)別功能判別受眾多因素影響而呈非線性狀態(tài)的
流型.
對(duì)于電學(xué)PT 成像方法,存在著顆粒濃度越低層析成像的靈敏度就越低、離傳感器越遠(yuǎn)就越難
測(cè)量準(zhǔn)確的問(wèn)題. 當(dāng)管徑大于20mm 時(shí),管中心顆粒幾乎不能成像,而實(shí)際工業(yè)管道的管徑均
遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于20mm ,且實(shí)驗(yàn)所用均為絕緣管道,而實(shí)際工業(yè)管道大部分均為金屬材料組成,這些均對(duì)測(cè)量造成影響. 這是層析成像需要克服的問(wèn)題之一.
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