多相流系统是一个复杂的非线性动态系统,相间存在着界面效应和相对速度,致使多相流参数检测的难度较大。在国际上,多相流参数检测也是一个急待发展的探索研究领域。近几十年来迅速发展起来的过程层析成像技术在解决多相流检测问题上有很大的潜力和广阔的工业应用前景。电容层析成像技术以其成本低、响应速度快、结构简单、适用范围广、非侵入式、安全性能好等优点,成为过程层析成像技术的主流和研究热点,但离实际应用尚有很大距离,因此有待进一步研究和发展。 本论文以16极板电容层析成像系统为研究背景,研究了一个交流检测组合式ECT系统。在用于电容成像系统中两种典型的具有抗杂散电容特性的电容检测电路是基于交流检测电路和充放电检测电路。本文详细阐述了采用交流检测形式的传感器检测电路及数据采集系统。采用软件实时补偿的方法提高了系统的稳定性。 在电容层析成像系统中,微小电容检测是该技术的关键和难题之一。被测小电容经过C/V变换电路后转换成的高频信号与另一路严格同频同相的信号进行同步检波而得到被测信号,因此硬件装置中移相电路的输出必须精确地与检测信号达到同步,但是在ECT系统中,存在大量的分布电容,不同的分布电容又产生不同的相位,所以这些分布电容对检测系统有很大的影响。本文介绍一种不受分布电容影响的电容检测系统,该系统应用相干技术来消除分布电容的影响,从而提高了ECT检测系统。这种采用锁相技术、同步检波的原理,降低了整个系统的成本,提高了灵敏度,并使得载波信号与调制信号完全达到同步。 本文开发的以单片机为核心的ECT数据采集系统,提高了数据采集和处理速度,可方便、快速地与上位机实时通信,同时完成了相应的软硬件设计与调试,为图象重建提供高质量的数据做准备。创新点是使用了锁相环达到对相位进行跟踪,使ECT系统的电容检测变得更加精确。