毕业论文课题相关文献综述
两相流是由两相物质组成的流动系统，具有多种流动形态。液固两相流广泛存在于自然界和工业中，如:石油、化工、冶金、能源等, 两相流检测的重要性随着经济建设的发展而得到普遍的重视[ 1] 。 然而由于两相流系统的复杂多变性, 实现参数在线测量难度较大。为了研究测量它，人们提出了许多技术手段来解决。如：辐射线技术，光纤技术，核磁共振技术，超声波技术，微波技术，光谱技术，新型示踪技术，相关技术，电阻层析成像技术等[ 2] [ 3] [ 4]。在这其中，最有效的方法当属电阻层析成像技术。例如，在测定地震波速度时，采用井间层析成像可大大减少工作量，而且分辨率也得到很大提高；在医院CT中，也获得了很好的应用。
基本测量原理[ 5] [ 6]是根据多相流各介质间电导率不同，电导率分布与相分布一一对应，通过在工艺管道或反应设备等装置的某一截面边界上布置多个电极，施加电流（或电压），再测量电压（或电流）以此为投影数据重建出该截面内的电导分布率，从而获得反映多相流流体各项组分分布的截面图像。
通常给定一个电极阵列，理论上存在无限多种电流和电压组合。如果采用电流激励, 电压测量的方式, 根据激励电极在圆域内所处的位置不同, 可以分为三种测量模式:相邻、相对和对角。在目前的ERT 技术中, 相邻模式由于电极间切换方案简单, 需要很小的硬件实现电路, 图像重建也相对较快, 因此最为常见。
然而，在实际应用中下面几个问题不容忽视:
其一，两相流动过程十分复杂，检测场内固相分布不均匀，流型变化快。
其二，ERT 系统的灵敏度分布场为软场,即灵敏场分布受被测介质分布的影响, 这一特性对图像重建造成了很多困难, 使得成像质量不高, 尚缺乏有效解觉办法。
从提高检测场灵敏度分布的均匀性入手, 对ERT 传感器主要参数 电极数目、电极宽度、电极高度和数据采集模式对系统性能的影响进行了仿真研究和分析, 指出单独改变某一参数会使系统性能有所改善, 但不能得到全局最优结果, 因此需要对ERT传感器的多参数进行综合优化设计。将重建图像误差综合为重建图像质量作为优化传感器的目标函数, 采用计算机有限元仿真与正交试验相结合的优化设计方法。研究表明该方法可有效地改善重建图像的总体质量, 通过对传感器结构的优化, 重建图像的总体质量可提高5%。其检测场均匀性误差低于5%，显著地改善了传感器的软场效应，有效地减小了相分布及流型变化对测量结果的影响。为提高系统成像精度和采集速度,目前ERT系统大都使用DDS芯片或集成信号发生芯片产生双极性激励信号[ 7] [ 8] [ 9], 该方法可以准确调节激励信号频率和幅值。由于双极性激励信号转换时候, 需要增加同步模块才能进行数据采集, 一定程度上增加了系统复杂度。改进的ERT系统采用微控器控制DAC芯片驱动电压/电流转换电路产生激励信号, 由于微控器可以准确获取双极性信号的转换时刻,因此可以同步控制ADC 芯片进行数据采集; 通过控制DAC芯片输出信号的频率和幅度, 可准确调节激励信号。改进的系统在一定程度上简化了复杂的激励信号产生模块, 激励信号的稳定度只与DAC 芯片的性能有关, 通过选择高性能的DAC 芯片可以提高激励信号的性能, 减小了由于激励信号波动造成的系统测量误差。
ERT技术形成的硬件设备体积小，价格低廉，使用简单，不要求特殊的工作环境等，这些优点有利于ERT设备的广泛使用，可以在一些特殊的现场快速安装运行，如在地震等自然灾害现场，往往缺失大功率电源，现场条件简陋，传统设备如CT不能使用，此时ERT设备就可以作为一种应急设备。因此，ERT技术具有独特的开发价值和应用潜力，是一种理想的，具有诱人应用前景的成像技术。
目前从事ERT基础与应用研究的国外小组有30多个，美国Rensselaer Polytechnic Institute,英国The Universe of Sheffield 等大学的ERT研究小组的研究工作处于世界领先水平，他们在研究设备，成像算法等都做出了研究贡献。国内从事ERT研究的小组有重庆大学，天津大学，中国石油大学，河北工业大学等诸多高校。近些年来，我国的ERT技术研究取得了很大进展，目前有许多研究小组成立了自己的研究队伍。在成像算法，有限元软件，软件仿真以及硬件设备等都展开了一系列研究，并开始尝试将ERT技术应用到工业领域或医疗领域[ 10] [ 11] [ 12] [ 13] [ 14]。总之，ERT技术以其低成本，便于携带，成像速度快，非侵入，无损测量，能够进行功能成像等诸多显著优点[ 15]，在工业领域的多相流检测，生物医学领域的医学成像等都有着重要的应用价值和潜在的应用前景，特别是在医疗诊断领域，由于该技术有着传统CT成像技术所不具备的鲜明特点，而成为各国科学研究者的热点区域，迄今为止，电阻层析成像仍是一个极富挑战性的领域。
参考文献
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