国产ERT/ECT工业电阻/电容层析成像系统在多相流领域的应用

层析成像技术，是通过射线扫描与反演计算，重建物体内部结构的图像，广泛应用于工业领域。其中，电学成像技术作为层析成像的重要分支，具备无辐射、响应快、成本低等优势。它通过对被测物体施加电学激励并检测边界测量值变化，反演内部电学参数分布，实现非侵入式成像，为科学研究和工业生产提供了有力支持。

认识ECT与ERT

电容层析成像（ECT）

ECT是一种基于电磁场理论的测量技术，通过测量被测物体内介电常数的变化来重建其内部结构的图像。在ECT系统中，多个电极被均匀安装在被测管道或容器的外壁上，形成一个传感器阵列。当被测介质（如气液混合物）在管道中流动时，其某一截面上介电常数分布将随介质分布的变化而变化，会引起边界测量电容值的变化。通过测量电容值的变化，结合相应的图像重建算法，即可得到介质在管道内的分布图像。

电阻层析成像（ERT）

ERT则是基于电阻检测原理的成像技术。它通过在被测物体表面安装电极，并施加电流激励，然后测量边界电压来反演物体内部的电阻分布情况。ERT系统能够迅速测量并实时显示管道或容器内横截面上的电阻（或导电率）分布，以层析图像的形式展现不同电导率介质的分布状况。由于多相系统中不同介质的电导率不同，ERT可以进一步计算并显示相含率参数。

相较于其他类型的层析成像设备，ECT和ERT，具有以下几个显著的优势：

1. 非侵入性和无辐射性

ECT和ERT技术分别通过在管道外部和内部边界布置电极阵列来测量流体内部的电学参数变化，不侵入流体内部，因此不会对流场产生干扰，也不会破坏被测物体的结构。与X射线、CT等基于辐射的成像技术不同，ECT和ERT技术不产生任何辐射，对操作人员和被测物体都是安全的。

2. 实时性和动态监测

ECT和ERT系统能够连续、快速地获取边界测量数据，并通过图像重建算法反演流动介质的截面分布图像。这使得工程师能够实时监测流体状态的变化，及时发现问题并采取相应的措施。由于具有实时性，ECT和ERT技术能够捕捉到流体状态的动态变化过程，如气泡的生成、运动、合并和破裂等。

3. 适用范围广

ECT和ERT技术特别适用于多相流流动过程的检测，如油气水三相流、气液两相流等。它们能够快速检测流体中不同相的分布和流动状态；其中ECT适用于连续相非导电的多相流动过程，ERT适用于连续相导电的多相流动过程。

4. 数据处理灵活

ECT和ERT系统可配备多种图像重建算法，可以根据不同的应用场景和需求进行选择和优化，以获得更准确的成像结果。ECT和ERT技术还可以与其他类型的成像技术（如光学成像、声学成像等）进行融合，形成多模态成像系统，获取更全面的流体信息，提高成像的准确性和可靠性。

在多相流领域有哪些应用？

ECT和ERT技术在石油、化工、冶金等多个行业中都有广泛的应用实例，它们为工业过程的监测、控制和优化提供了重要的技术支持。在多相流测试领域，尤其是在需要实时监测流体内部参数分布的工业过程中，具备良好的应用。

1. 管道输送监测

在石油、化工、冶金等行业中，管道输送是常见的流体传输方式。ECT和ERT技术都可以用于监测管道内多相流的流动状况，如气液两相流、液固两相流等。通过测量管道周围或内部的电学参数变化，可以实时获取流体中不同相的分布情况、流动稳定性等信息，为管道的安全运行和流程优化提供重要数据支持。

2. 反应器内部监测

在化工生产过程中，反应器是发生化学反应的核心设备。ECT和ERT技术可用于监测反应器内部多相流的混合状态、反应物的分布以及反应进度的变化。通过实时监测流体中不同相的电学参数变化，可以了解反应器的混合效率、反应物的转化率以及产物的生成情况，为优化反应条件、提高产品质量和效率提供有力支持。

3. 流体参数测量

ECT和ERT技术都可以用于测量流体中不同相的物理参数，如介电常数、电导率等。这些参数对于理解流体的性质、行为和相互作用具有重要意义。通过测量这些参数的变化，可以进一步揭示流体内部的复杂结构和动态过程，为流体力学、多相流体力学以及化学工程等领域的研究提供重要实验数据和理论依据。

4. 故障诊断与预防

在工业生产中，多相流系统的故障往往会导致生产中断、设备损坏甚至安全事故的发生。ECT和ERT技术可以通过实时监测流体内部参数的变化来发现潜在的故障隐患并及时采取预防措施。例如，在管道输送过程中，如果发现流体中某相的浓度或流速异常变化，可以立即进行检查和维修以避免更严重的后果发生。

国产自研-ERT/ECT工业电阻/电容层析成像系统

应用于多相流过程可视化与测试，在石油、化工、冶金、能源等领域的各种气液混合器和分离器；各种热交换设备、精馏塔、化学反应设备和核反应堆冷却等过程。

1.基于CPCI工业总线标准，系统主板为6U板卡，可与现有工业级测试总线系统灵活兼容。

2.采用数字化设计，集成基于DDS技术的信号输出模块、数字正交解调模块、具有高速、高精度、高稳定性的优点。

3.采用模块化设计，ERT与ECT分别实现，可自由组合成ERT、ECT单模态或ERT/ECT双模态。

4.非侵入式测量，仅需在原有管段基础上连接传感器管段即可完成测量，不影响被测物场内的介质分布和运动状态。

5.硬件采集速率：ERT板卡（支持双截面16电极）典型400帧/秒（最高1200帧/秒）；ECT板卡1200帧/秒（单截面8电极）、700帧/秒（单截面12电极）、600帧/截面/秒（双截面各8电极）、280帧/秒（单截面16电极），在线成像显示速率25帧/秒。

6.专用数据采集及成像软件，可实现图像实时显示，自定义成像参数，流动过程可实现回放：可导出原始测试数据，离线处理方式灵活。

审核编辑 黄宇