電容耦合非接觸電導(dǎo)檢測(cè)技術(shù)在流體檢測(cè)中的應(yīng)用研究.pdf

1、電導(dǎo)率是流體的基本物理特性之一，其測(cè)量值通常與流體各種內(nèi)部特性相關(guān)，因此電導(dǎo)測(cè)量技術(shù)一直是研究流體特性的重要手段。電容耦合非接觸電導(dǎo)檢測(cè)（CapacitivelyCoupledContactlessConductivityDetection，C4D）技術(shù)具有電極非接觸、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、魯棒性好等特點(diǎn)，但目前仍處于發(fā)展初期，主要應(yīng)用于分析化學(xué)領(lǐng)域，在過(guò)程工業(yè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究還比較少見。
　　本文對(duì)C4D技術(shù)在小管道、常規(guī)大管道中流

2、體電導(dǎo)檢測(cè)以及其在水質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)提出了基于相敏解調(diào)的C4D電導(dǎo)率檢測(cè)方法，構(gòu)建了兩電極C4D小管道電導(dǎo)檢測(cè)系統(tǒng)。首先，以KCl溶液?jiǎn)蜗嗔鳛闇y(cè)量對(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。測(cè)試結(jié)果表明，相對(duì)于傳統(tǒng)的C4D檢測(cè)系統(tǒng)，本系統(tǒng)具有較好的分辨率和靈敏度，提高了電導(dǎo)率測(cè)量范圍，同時(shí)也可以獲得流體的更多信息。其次，以氣液兩相流為測(cè)量對(duì)象，獲得了四種典型流型的電導(dǎo)率信號(hào)并提取了時(shí)域和頻域的多個(gè)特征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，

3、本系統(tǒng)測(cè)得的不同流型下的信號(hào)，其特征存在明顯差異，能夠有效地反映出氣液兩相流流型的變化特性。
　　(2)提出了基于相敏解調(diào)的電容耦合式非接觸電阻層析成像電阻并行測(cè)量方法，分析了并行測(cè)量模型，研究了電阻求解的新方法，獲得了傳感器場(chǎng)域的靈敏場(chǎng)分布，完成了硬件的制作、軟件的編程及軟硬件聯(lián)調(diào)，實(shí)現(xiàn)了樣機(jī)系統(tǒng)。測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)可獲得兩相流電導(dǎo)率實(shí)時(shí)分布圖像，數(shù)據(jù)采集速度可達(dá)120幀/秒，在保證具有較好的測(cè)量精度前提下，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性

4、。
　　(3)針對(duì)地表水電導(dǎo)率測(cè)量傳感器在野外惡劣環(huán)境中進(jìn)行長(zhǎng)期連續(xù)在線實(shí)時(shí)檢測(cè)時(shí)遇到的問(wèn)題，提出了基于C4D的地表水非接觸電導(dǎo)率測(cè)量方法。研制了非接觸式測(cè)量傳感器，建立了一種采用串聯(lián)諧振原理的新型檢測(cè)系統(tǒng)。利用有限元仿真的方法建立了傳感器的仿真模型，對(duì)傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化進(jìn)行了研究，并分析了該系統(tǒng)的抗雜質(zhì)干擾能力。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可行性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該系統(tǒng)具有傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電極非接觸和抗雜質(zhì)干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠