工程電導(dǎo)測(cè)試技術(shù)及應(yīng)用研究.pdf

1、含液多相物系的電導(dǎo)率是其基本物理特性之一，其測(cè)量值通常與物系各種內(nèi)部特性相關(guān)聯(lián)，因而電導(dǎo)測(cè)試技術(shù)一直是研究含液物系內(nèi)部特性的重要手段。雖然電導(dǎo)測(cè)試技術(shù)已得到廣泛深入的研究，但科研和生產(chǎn)實(shí)踐中含液物系是復(fù)雜多樣的，必須研究具有針對(duì)性的測(cè)量方法才能在電導(dǎo)率及其分布測(cè)量中提高測(cè)量精度。 在單點(diǎn)電導(dǎo)率測(cè)量方面，存在含液物系的電導(dǎo)/電導(dǎo)率測(cè)量值與測(cè)量時(shí)的傳感器激勵(lì)信號(hào)頻率相關(guān)，而常規(guī)儀表信號(hào)源頻率固定、對(duì)測(cè)量對(duì)象適應(yīng)能力較弱的問(wèn)題。針對(duì)此

2、問(wèn)題，本文提出了變頻率電導(dǎo)測(cè)量方法并研制了工作頻率連續(xù)可調(diào)的新型電導(dǎo)測(cè)量裝置。該裝置采用鎖定放大器結(jié)構(gòu)，整體電路結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定，可滿足在0-1.25MHz范圍內(nèi)對(duì)含液物系的電導(dǎo)(率)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量的需要。 在電導(dǎo)率分布測(cè)量方面，本文針對(duì)電阻層析成像(ElectricalResistanceTomography,ERT)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集速度較慢、圖像重建算法綜合性能不能滿足工業(yè)應(yīng)用要求的問(wèn)題，研制了高速ERT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并借鑒電容層

3、析成像(ElectricalCapacitanceTomography,ECT)領(lǐng)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(diǎn)如下： (1)針對(duì)含液物系的電導(dǎo)測(cè)量值依賴于電導(dǎo)測(cè)量裝置傳感器激勵(lì)信號(hào)頻率的問(wèn)題，提出了一種變頻率電導(dǎo)測(cè)量方法并根據(jù)此方法研制了工作頻率可調(diào)的電導(dǎo)測(cè)量裝置，解決了現(xiàn)有激勵(lì)信號(hào)頻率固定的電導(dǎo)儀表對(duì)測(cè)量對(duì)象適應(yīng)能力較弱的問(wèn)題。變頻率電導(dǎo)測(cè)量電路需要處理頻率在一定

4、范圍內(nèi)變化的小信號(hào)，采用常規(guī)信號(hào)調(diào)理電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易保證性能。所設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置整體上采用鎖定放大器結(jié)構(gòu)，電路結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。采用直接數(shù)字合成(DDS)集成電路實(shí)現(xiàn)0-1.25MHz的交流信號(hào)源，頻率和相位均可精確調(diào)整，為測(cè)量裝置的核心電路—鎖定放大器穩(wěn)定工作提供了保證，實(shí)現(xiàn)了0-1.25MHz頻率范圍內(nèi)溶液電導(dǎo)的準(zhǔn)確測(cè)量。 (2)對(duì)中藥廠雷公藤多苷逆流提取溶液的電導(dǎo)測(cè)量數(shù)據(jù)和生物堿濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行了細(xì)致分析，提出了溶液電導(dǎo)與溶液中生

5、物堿濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)模型?；诖藬?shù)學(xué)模型通過(guò)測(cè)量提取液電導(dǎo)可在線估計(jì)提取液的生物堿濃度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)雷公藤多苷逆流提取工藝生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。 (3)基于雙極性脈沖電流激勵(lì)原理研制了16電極ERT高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。激勵(lì)電極對(duì)由正負(fù)對(duì)稱的雙極性脈沖電流激勵(lì)，削弱了電極極化效應(yīng)的影響，克服了限制傳統(tǒng)ERT系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集速度的瓶頸因素。在采樣前后的瞬間，可以認(rèn)為傳感器是在直流激勵(lì)下工作，輸入信號(hào)的濾波電路得到簡(jiǎn)化。在不影響測(cè)量精度的情況下