工程電導測試技術及應用研究.pdf

1、含液多相物系的電導率是其基本物理特性之一，其測量值通常與物系各種內部特性相關聯，因而電導測試技術一直是研究含液物系內部特性的重要手段。雖然電導測試技術已得到廣泛深入的研究，但科研和生產實踐中含液物系是復雜多樣的，必須研究具有針對性的測量方法才能在電導率及其分布測量中提高測量精度。 在單點電導率測量方面，存在含液物系的電導/電導率測量值與測量時的傳感器激勵信號頻率相關，而常規(guī)儀表信號源頻率固定、對測量對象適應能力較弱的問題。針對此

2、問題，本文提出了變頻率電導測量方法并研制了工作頻率連續(xù)可調的新型電導測量裝置。該裝置采用鎖定放大器結構，整體電路結構緊湊、性能穩(wěn)定，可滿足在0-1.25MHz范圍內對含液物系的電導(率)進行準確測量的需要。 在電導率分布測量方面，本文針對電阻層析成像(ElectricalResistanceTomography,ERT)系統(tǒng)數據采集速度較慢、圖像重建算法綜合性能不能滿足工業(yè)應用要求的問題，研制了高速ERT數據采集系統(tǒng)并借鑒電容層

3、析成像(ElectricalCapacitanceTomography,ECT)領域的科研成果提出了新的成像算法，提高了ERT系統(tǒng)的整體性能。 本文的主要工作和創(chuàng)新點如下： (1)針對含液物系的電導測量值依賴于電導測量裝置傳感器激勵信號頻率的問題，提出了一種變頻率電導測量方法并根據此方法研制了工作頻率可調的電導測量裝置，解決了現有激勵信號頻率固定的電導儀表對測量對象適應能力較弱的問題。變頻率電導測量電路需要處理頻率在一定

4、范圍內變化的小信號，采用常規(guī)信號調理電路結構復雜、不易保證性能。所設計的測量裝置整體上采用鎖定放大器結構，電路結構大為簡化。采用直接數字合成(DDS)集成電路實現0-1.25MHz的交流信號源，頻率和相位均可精確調整，為測量裝置的核心電路—鎖定放大器穩(wěn)定工作提供了保證，實現了0-1.25MHz頻率范圍內溶液電導的準確測量。 (2)對中藥廠雷公藤多苷逆流提取溶液的電導測量數據和生物堿濃度數據進行了細致分析，提出了溶液電導與溶液中生

5、物堿濃度關系的數學模型?；诖藬祵W模型通過測量提取液電導可在線估計提取液的生物堿濃度，實現了對雷公藤多苷逆流提取工藝生產過程的實時在線監(jiān)控。 (3)基于雙極性脈沖電流激勵原理研制了16電極ERT高速數據采集系統(tǒng)。激勵電極對由正負對稱的雙極性脈沖電流激勵，削弱了電極極化效應的影響，克服了限制傳統(tǒng)ERT系統(tǒng)數據采集速度的瓶頸因素。在采樣前后的瞬間，可以認為傳感器是在直流激勵下工作，輸入信號的濾波電路得到簡化。在不影響測量精度的情況下