Трехмерная электроемкостная томография

3D-модель датчика электротомографии с объектами внутри

Трехмерная электроемкостная томография ( 3D ECT ) также известная как объемная электроемкостная томография ( ECVT ), представляет собой неинвазивную технологию трехмерной визуализации, применяемую в основном для многофазных потоков. Он был представлен в начале 2000-х годов как расширение традиционной двумерной ЭСТ. В традиционной электроемкостной томографии сенсорные пластины распределяются вокруг интересующей поверхности. Измеренная емкость между комбинациями пластин используется для восстановления 2D-изображений ( томограмм ) распределения материала. Поскольку пластины датчика ECT должны иметь длину порядка поперечного сечения домена, 2D ECT не обеспечивает требуемого разрешения в осевом измерении. При ЭСТ краевое поле от краев пластин рассматривается как источник искажения окончательного реконструированного изображения и, таким образом, смягчается защитными электродами. 3D ECT использует это пограничное поле и расширяет его за счет конструкции 3D-датчиков, которые намеренно создают изменение электрического поля во всех трех измерениях. В 3D-томографии данные собираются в 3D-геометрии, и алгоритм реконструкции создает трехмерное изображение напрямую, в отличие от 2D-томографии, где 3D-информация может быть получена путем суммирования 2D-срезов, реконструированных индивидуально.

Алгоритмы реконструкции изображения по своей природе аналогичны ECT; тем не менее, проблема реконструкции в 3D ECT более сложна. Матрица чувствительности 3D-датчика более плохо обусловлена, а общая задача реконструкции более некорректна по сравнению с ECT. Подход 3D ECT к конструкции датчика позволяет получить прямое трехмерное изображение внешней геометрии. Второе широко используемое название — объемная электроемкостная томография (ECVT) было предложено У. Варсито, К. Марашде и Л.-С. Фан в 2007 году.

Принципы

Уравнения емкости и поля в 3D ECT

Два металлических электрода, находящихся под разным электрическим потенциалом. $V$ и разделенные конечным расстоянием, будут индуцировать электрическое поле $E$ в области между ними и вокруг них. Распределение поля определяется геометрией задачи и определяющими свойствами среды, такими как диэлектрическая проницаемость. $\varepsilon$ и проводимость $\sigma$. Предполагая статический или квазистатический режим и наличие среды без потерь диэлектрической , такой как идеальный изолятор , в области между пластинами, поле подчиняется следующему уравнению:

$\nabla .(\varepsilon \nabla \varphi )=0$

где $\varphi$ обозначает распределение электрического потенциала. В однородной среде с равномерным $\varepsilon$, это уравнение сводится к уравнению Лапласа . В среде с потерями и конечной проводимостью, такой как вода, поле подчиняется обобщенному уравнению Ампера :

$\nabla \times H=\sigma E+j\omega \varepsilon E$

Взяв дивергенцию этого уравнения и воспользовавшись тем фактом, что $E=-\nabla \varphi$, следует:

$\nabla .((\sigma +j\omega \varepsilon )\nabla \varphi )=0$

при возбуждении пластин гармоническим по времени потенциалом напряжения с частотой $\omega$.

Емкость $C$ это мера электрической энергии $W$ хранится в среде, что можно количественно оценить с помощью следующего соотношения:

$W={\frac {1}{2}}\int _{}^{}\varepsilon E^{2}\,dv={\frac {1}{2}}CV^{2}$

где $E^{2}$ - квадрат величины электрического поля. Емкость изменяется как нелинейная функция диэлектрической проницаемости. $\varepsilon$ поскольку распределение электрического поля в приведенном выше интеграле также является функцией $\varepsilon$.

Томография мягкого поля

Томография мягкого поля относится к набору методов визуализации, таких как электроемкостная томография (ЭСТ), электроимпедансная томография (ЭИТ), электрорезистивная томография (ЭРТ) и т. д., при которых линии электрического (или магнитного) поля претерпевают изменения в присутствии возмущения в среде. В этом отличие от томографии в жестком поле, такой как рентгеновская КТ , где линии электрического поля не изменяются в присутствии испытуемого. Фундаментальной характеристикой томографии мягкого поля является ее некорректность. Это усложняет реконструкцию для достижения хорошего пространственного разрешения при томографии мягкого поля по сравнению с томографией жесткого поля. Для решения некорректной задачи можно использовать ряд методов, таких как регуляризация Тихонова. На рисунке справа показано сравнение разрешения изображений 3D ЭСТ и МРТ.

Системы сбора данных для измерений 3D ECT

Система трехмерной электроемкостной томографии с подключенным 16-электродным датчиком

Аппаратное обеспечение систем 3D ECT состоит из сенсорных электродных пластин, схемы сбора данных и компьютера для управления всей системой и обработки данных. ЭСТ является неинтрузивным и неинвазивным методом визуализации благодаря своему бесконтактному действию. Перед фактическими измерениями необходима процедура калибровки и нормализации, чтобы исключить влияние паразитной емкости и любой изолирующей стенки между электродами и областью интереса, подлежащей изображению. После калибровки и нормализации измерения можно разделить на последовательность измерений, в которой участвуют два отдельных электрода: один электрод (TX) возбуждается источником переменного напряжения в квазиэлектростатическом режиме, обычно ниже 10 МГц (метод переменного тока) или с помощью источника переменного напряжения. импульсный сигнал, обычно длительностью несколько микросекунд (импульсный метод) в то время как второй электрод (RX) помещается на потенциал земли, используемый для измерения результирующего тока. Остальные электроды также имеют потенциал земли.

Этот процесс повторяется для всех возможных пар электродов. Обратите внимание, что изменение ролей электродов TX и RX приведет к одинаковой взаимной емкости из-за взаимности. В результате для систем 3D ЭСТ с количеством пластин N количество независимых измерений равно N(N-1)/2. Этот процесс обычно автоматизируется с помощью схемы сбора данных. В зависимости от рабочей частоты, количества пластин и частоты кадров в секунду измерительной системы один полный цикл измерений может меняться; однако это занимает порядка нескольких секунд или меньше. Одной из наиболее важных частей трехмерных систем является конструкция датчиков. Как следует из предыдущего обсуждения, увеличение количества электродов также увеличивает количество независимой информации об интересующей области. Однако это приводит к уменьшению размеров электродов, что, в свою очередь, приводит к низкому соотношению сигнал/шум. Увеличение размера электродов, напротив, не приводит к неравномерному распределению заряда по пластинам, что может усугубить некорректность задачи. Размер датчика также ограничен зазорами между чувствительными электродами. Это важно из-за краевых эффектов. Было показано, что использование защитных пластин между электродами снижает эти эффекты. В зависимости от предполагаемого применения томографические датчики могут состоять из одного или нескольких слоев в осевом направлении. Трехмерная томография получается не путем слияния 2D-сканирований, а скорее из чувствительности 3D-дискретизированных вокселей.

Конструкция электродов также определяется формой исследуемой области. Некоторые домены могут иметь относительно простую геометрию (цилиндрическую, прямоугольную призму и т. д.), в которой можно использовать симметричное размещение электродов. Однако сложная геометрия (угловые соединения, Т-образные домены и т. д.) требуют специально разработанных электродов, чтобы правильно окружать домен. Гибкость ECT делает его очень полезным для полевых применений, где чувствительные пластины невозможно разместить симметрично. Поскольку уравнению Лапласа не хватает характерной длины (например, длины волны в уравнении Гельмгольца), фундаментальная физика задачи 3D ECT масштабируется по размеру до тех пор, пока сохраняются свойства квазистатического режима.

Методы реконструкции изображения для 3D ECT

Реконструкция изображения в 3D ECT (а) томографический датчик, заключающий в себе две диэлектрические сферы ( $\varepsilon _{r}=1.5$), (б) восстановленное распределение диэлектрической проницаемости с использованием итерации Ландвебера

Методы реконструкции решают обратную задачу трехмерной ЭСТ-визуализации, т.е. определяют распределение объемной диэлектрической проницаемости на основе измерений взаимной емкости. Традиционно обратная задача решается путем линеаризации (нелинейной) зависимости между емкостью и уравнением диэлектрической проницаемости материала с использованием приближения Борна. Обычно это приближение справедливо только для небольших контрастов диэлектрической проницаемости. В других случаях нелинейный характер распределения электрического поля создает проблему для реконструкции как 2D, так и 3D изображений, что делает методы реконструкции активной областью исследований для повышения качества изображения. Методы реконструкции для ECT можно разделить на итеративные и неитеративные (одноэтапные) методы. Примерами неитерационных методов являются линейное обратное проецирование (ЛБП) и прямой метод, основанный на разложении по сингулярным значениям и регуляризации Тихонова. Эти алгоритмы не требуют больших вычислительных затрат; однако их компромиссом являются менее точные изображения без количественной информации. Итерационные методы можно грубо разделить на методы, основанные на проекциях и методы, основанные на оптимизации. Некоторые из итеративных алгоритмов линейной проекции, используемых для 3D ECT, включают итерацию Ньютона-Рафсона, Ландвебера, алгебраическую реконструкцию наискорейшего спуска и методы одновременной реконструкции, а также итерацию на основе модели. Подобно одношаговым методам, эти алгоритмы также используют линеаризованную матрицу чувствительности для проекций, чтобы получить распределение диэлектрической проницаемости внутри области. Итеративные методы на основе проекций обычно обеспечивают более качественные изображения, чем неитеративные алгоритмы, но требуют больше вычислительных ресурсов. Второй тип методов итеративной реконструкции — это алгоритмы реконструкции на основе оптимизации, такие как оптимизация нейронных сетей. Эти методы требуют больше вычислительных ресурсов, чем ранее упомянутые методы, а также дополнительную сложность реализации. Методы оптимизации реконструкции используют несколько целевых функций и используют итерационный процесс для их минимизации. Полученные изображения содержат меньше артефактов нелинейного характера и, как правило, более надежны для количественных приложений.

Фазовая томография смещения тока (DCPT)

Фазовая томография смещения тока — это метод визуализации, который использует то же оборудование, что и ЭСТ. 3D ECT не использует действительную часть (составляющую проводимости) полученных измерений взаимной проводимости. Этот компонент измерения связан с потерями материала в интересующей области (проводимость и/или диэлектрические потери). DCPT использует полную информацию о проводимости посредством компонента фазы малого угла этих комплексных данных. DCPT можно использовать только тогда, когда электроды возбуждаются переменным напряжением. Это применимо только к областям, включающим материальные потери, в противном случае измеренная фаза будет равна нулю (реальная часть адмиттанса будет равна нулю). DCPT предназначен для использования с теми же алгоритмами реконструкции, что и 3D ECT. Таким образом, DCPT можно использовать одновременно с 3D ECT для отображения пространственного распределения тангенциальных потерь среды, а также ее пространственного распределения относительной диэлектрической проницаемости из ECT.

Многочастотная операция 3D ECT

Многофазные потоки всегда сложны. Для мониторинга и количественной оценки фазовых задержек в таких многофазных потоках необходимы передовые методы измерения. Благодаря относительно высокой скорости сбора данных и неинтрузивным характеристикам 2D и 3D ECT широко используются в промышленности для мониторинга потока. Однако возможности ECT по разложению и мониторингу потока для многофазного потока, содержащего три или более фаз (например, комбинацию масла, воздуха и воды), несколько ограничены. Многочастотные возбуждения и измерения были использованы и успешно использованы в ЭСТ. реконструкция изображения в этих случаях. Многочастотные измерения позволяют использовать эффект Максвелла-Вагнера-Силларса (MWS) на реакцию измеренных данных (например, адмиттанса, емкости и т. д.) в зависимости от частоты возбуждения. Этот эффект был впервые обнаружен Максвеллом в 1982 году. и позже изучен Вагнером и Силлиарсом. Эффект MWS является следствием поляризации поверхностной миграции на границе раздела материалов, когда хотя бы один из них является проводящим. Обычно диэлектрический материал демонстрирует эффект релаксации типа Дебая на микроволновых частотах. Однако из-за присутствия эффекта MWS (или поляризации MWS) смесь, содержащая хотя бы одну проводящую фазу, будет проявлять эту релаксацию на гораздо более низких частотах. Эффект MWS зависит от нескольких факторов, таких как объемная доля каждой фазы, ориентация фаз, проводимость и другие параметры смеси. Формула Вагнера для разбавленной смеси и формулы Брюггемана для плотных смесей являются одними из наиболее известных формулировок эффективной диэлектрической проницаемости. Формулировка комплексной диэлектрической проницаемости Ханаи, расширение формулы эффективной диэлектрической проницаемости Брюггемана, играет важную роль в анализе эффекта MWS для комплексной диэлектрической проницаемости. Формула Ханаи для сложного диэлектрика записывается как

Слева: реконструированные изображения модели потока, проводящей фазы и непроводящей фазы.

$\left({\frac {\varepsilon _{1}^{*}-\varepsilon _{2}^{*}}{\varepsilon _{1}^{*}-\varepsilon ^{*}}}\right)^{3}{\frac {\varepsilon ^{*}}{\varepsilon _{2}^{*}}}={\frac {1}{(1-\phi )^{3}}}$

где $\varepsilon _{1}^{*}$, $\varepsilon _{2}^{*}$, и $\varepsilon ^{*}$ – комплексная эффективная диэлектрическая проницаемость дисперсной фазы, сплошной фазы и смеси соответственно. $\phi$ – объемная доля дисперсной фазы.

Зная, что смесь будет проявлять диэлектрическую релаксацию из-за эффекта MWS, это дополнительное измерение можно использовать для разложения многофазных потоков, когда хотя бы одна из фаз является проводящей. На рисунке справа показаны восстановленные изображения модели потока, проводящей фазы и непроводящих фаз, полученные с помощью эффекта MWS из экспериментальных данных.

3D ECT Velocimetry

Нормализованное распределение чувствительности, градиент чувствительности между парой электродов, восстановленный профиль скорости при перемещении сфер в 3D-профиле и в 2D-профиле в плоскости.

Велоциметрия относится к методам, используемым для измерения скорости жидкостей. Использование градиента чувствительности позволяет реконструировать трехмерные профили скорости с помощью датчика ECT, который может легко предоставить информацию о динамике жидкости. Градиент чувствительности определяется как

$F=\nabla S={\hat {a}}_{x}{\frac {\partial S}{\partial x}}+{\hat {a}}_{y}{\frac {\partial S}{\partial y}}+{\hat {a}}_{z}{\frac {\partial S}{\partial z}}$

где $S$ — это распределение чувствительности датчика 3D ECT, как показано справа. При применении градиента чувствительности, как описано в 3D- и 2D-профили скорости, соответствующие рисунку выше, показаны на рисунке справа.

Применение градиента чувствительности обеспечивает значительное улучшение по сравнению с более традиционной (основанной на взаимной корреляции) велосиметрией, демонстрируя лучшее качество изображения и требуя меньше вычислительного времени. Еще одним преимуществом велосиметрии на основе градиента чувствительности является ее совместимость с традиционными алгоритмами реконструкции изображений, используемыми в 3D ECT.

Преимущества

Модульный

Основные требования к датчикам 3D ECT просты и поэтому могут иметь очень модульную конструкцию. Для томографических датчиков требуются только проводящие электроды, которые электрически изолированы друг от друга, а также не замыкаются на проверяемую датчиком среду. Кроме того, должен быть способ возбуждать и обнаруживать сигнал, поступающий и исходящий от каждого электрода. Отсутствие ограничений на конструкцию датчика позволяет изготавливать его из различных материалов и принимать множество форм, включая датчики с гибкими стенками, для высоких температур, высокого давления, тонкостенные, коленчатые и плоские датчики. Благодаря трехмерному датчику конфигурация электродов становится модульной, без необходимости изготовления новых датчиков.

Безопасный

3D ECT отличается низким энергопотреблением, низкой частотой и нерадиоактивностью, что делает его безопасным для использования в любой ситуации, когда опасны токсичные отходы, высокое напряжение или электромагнитное излучение. Низкое энергопотребление этой технологии также делает ее подходящей для удаленных мест, где не хватает электроэнергии. Во многих случаях простой солнечной батареи может оказаться достаточно для питания устройства 3D ECT.

Масштабируемый

3D ECT работает на очень больших длинах волн, обычно используя частоты ниже 10 МГц для возбуждения электродов. Эти длинные волны позволяют технологии работать в квазиэлектростатическом режиме. Пока диаметр датчика намного меньше длины волны, эти предположения остаются в силе. Например, при возбуждении сигналом переменного тока частотой 2 МГц длина волны составляет 149,9 метра. Диаметры датчиков обычно проектируются значительно ниже этого предела. Кроме того, емкость емкости, $C$, масштабируется пропорционально площади электрода, $A$, а расстояние между пластинами $d$, или диаметр датчика. Таким образом, по мере увеличения диаметра датчика и соответствующего масштабирования площади пластины любую конструкцию датчика можно легко масштабировать в большую или меньшую сторону с минимальным влиянием на мощность сигнала.

$C\varpropto {\frac {A}{d}}$

Низкая стоимость и профиль

По сравнению с другим оборудованием для измерения и визуализации, таким как гамма-излучение, рентгеновские аппараты или аппараты МРТ, 3D ECT остается относительно дешевым в производстве и эксплуатации. Частично такое качество технологии обусловлено низким уровнем выбросов энергии, который не требует каких-либо дополнительных механизмов локализации отходов или изоляции мощных выходов. К низкой стоимости добавляется доступность широкого спектра материалов для изготовления датчика. Электроника также может быть размещена удаленно от самого датчика, что позволяет использовать электронику стандартной среды для сбора данных, даже когда датчик подвергается воздействию экстремальных температур или других условий, которые обычно затрудняют использование электронных приборов.

Высокое временное разрешение (быстрое)

В общем, метод сбора данных, используемый вместе с 3D ECT, очень быстрый. Данные могут собираться с датчика несколько тысяч раз в секунду в зависимости от количества пар пластин в конструкции датчика и аналоговой конструкции системы сбора данных (т. е. тактовой частоты, параллельной схемы и т. д.). Потенциал очень быстрого сбора данных делает эту технологию очень привлекательной для отраслей, в которых процессы происходят очень быстро или транспортируются на высоких скоростях. Это резко контрастирует с МРТ, которая имеет высокое пространственное разрешение, но часто очень плохое временное разрешение.

Проблемы пространственного разрешения в 3D ECT

Пространственное разрешение является фундаментальной проблемой в 2D и 3D ECT. Пространственное разрешение ограничено природой мягкого поля ЭСТ и тем фактом, что опрашивающее электрическое поле имеет квазистатическую природу. Последнее свойство означает, что распределение потенциала между пластинами является решением уравнения Лапласа. Как следствие, не может быть каких-либо относительных минимумов или максимумов распределения потенциала между пластинами и, следовательно, не могут быть созданы фокальные пятна.

Чтобы увеличить пространственное разрешение, можно использовать две основные стратегии. Первая стратегия состоит в обогащении данных измерений. Это можно сделать путем (а) адаптивного сбора данных с помощью синтетических электродов, (б) пространственно-временная выборка с использованием дополнительных измерений, полученных при нахождении объектов в разных положениях внутри датчика, (c) многочастотная работа для использования изменений диэлектрической проницаемости с частотой из-за эффекта MWS, и (d) объединение ЭСТ с другими методами зондирования, либо на основе того же оборудования (например, DCPT), либо на дополнительном оборудовании (например, микроволновая томография). Вторая стратегия повышения пространственного разрешения заключается в разработке многоэтапной реконструкции изображений, включающей априорную информацию и наборы обучающих данных, а также пространственную адаптивность.

Приложения

Многофазный поток

Многофазный поток относится к одновременному потоку материалов различного физического состояния или химического состава и широко используется в нефтяной, химической и биохимической промышленности. В прошлом 3D ECT тщательно тестировалась в широком спектре многофазных систем потока как в лабораторных, так и в промышленных условиях. Уникальная способность ECT получать неинвазивную пространственную визуализацию систем со сложной геометрией в режиме реального времени при различных условиях температуры и давления при относительно низких затратах делает его пригодным как для фундаментальных исследований в области механики жидкости, так и для применения в крупномасштабных перерабатывающих отраслях. Недавние исследовательские усилия по изучению этих двух аспектов кратко изложены ниже.

Газ-Твердый

Иллюстрация реактора CFB (слева), конфигурации датчика ECT на изгибе (в центре) и реконструированные изображения распределения твердых частиц на изгибе (справа).

Газо-твердый псевдоожиженный слой представляет собой типичную систему газо-твердого потока и широко используется в химической промышленности благодаря превосходной тепло- и массопереносу, а также транспортировке и обращению с твердыми частицами. 3D ECT успешно применяется в системах газо-твердого псевдоожиженного слоя для измерения свойств системы и визуализации динамического поведения. Примером может служить исследование явления дросселирования в газотвердо-газовом циркулирующем псевдоожиженном слое с внутренним диаметром 0,1 м с помощью 12-канального цилиндрического ЭСТ-датчика. где образование пули во время перехода к удушью четко фиксируется с помощью 3D ЭСТ. Другой эксперимент изучает псевдоожижение барботирующего газа и твердого вещества в колонке с внутренним диаметром 0,05, где удержание твердого вещества, форма пузырьков и частота, полученные с помощью ЭСТ, подтверждаются измерениями МРТ. Гибкость геометрии датчика 3D ECT также позволяет ему отображать изгибы, конусности и другие неоднородные участки газотвердоточных реакторов. Например, горизонтальная газовая струя, проникающая в цилиндрический газотвердый псевдоожиженный слой, может быть отображена с помощью модифицированного 3D ECT-датчика, а также такая информация, как длина и ширина проникновения струи, а также поведение слияния струи с пузырьками в псевдоожиженном слое. можно получить с помощью 3D ECT.

Другим примером является 3D ECT визуализация стояка и изгиба газотвердого циркулирующего псевдоожиженного слоя (CFB). По количественным изображениям идентифицируются керно-затрубная структура течения как в стояке, так и в излучине, а также скопление твердого вещества в горизонтальном участке излучины.

Газ-Жидкость

Изображения шлейфов пузырьков в 3D ECT (вверху) и фактического столбца (внизу).

Газожидкостная барботажная колонна представляет собой типичную газожидкостную проточную систему, широко используемую в нефтехимических и биохимических процессах. Явление пузырькового потока широко исследовалось с помощью методов вычислительной гидродинамики, а также традиционных инвазивных методов измерения. ЭСТ обладает уникальной способностью получать количественную визуализацию всего поля газожидкостного потока в реальном времени. Примером может служить исследование динамики спиральных пузырьковых шлейфов в пузырьковых столбах. Показано, что 3D ECT способна фиксировать спиральное движение пузырьковых шлейфов, структуры крупномасштабных вихрей жидкости и распределение содержания газа.

Еще одним примером применения 3D ECT в газожидкостных системах является исследование циклонного газожидкостного сепаратора, где газожидкостная смесь поступает в горизонтальный столб по касательной и создает закрученное поле потока, в котором газ и жидкость разделяются центробежной силой. ЭСТ успешно фиксирует распределение жидкости внутри сосуда и явление смещенного от центра газового ядра. Количественные результаты соответствуют механистическим моделям.

Газ-Жидкость-Твердое тело

Реактор с капельным слоем (TBR) представляет собой типичную трехфазную систему газ-жидкость-твердое тело и находит применение в нефтяной, нефтехимической, биохимической, электрохимической и водоочистной промышленности. В TBR газ и жидкость движутся вниз одновременно через набитые твердые материалы. В зависимости от расходов газа и жидкости ТБР может иметь различные режимы течения, включая капельное течение, пульсирующее течение и дисперсно-пузырьковое течение. 3D ECT успешно использовалась для изображения турбулентного пульсирующего потока в TBR. и можно получить подробную структуру импульса и скорость импульса.

Горение (высокая температура и пламя)

Скорости снарядов при различных Ug-Umf для различных температур: 25°C, 300°C, 400°C и 650°C.

Большинство систем газо-твердого потока в химической промышленности работают при повышенных температурах для оптимальной кинетики реакции. В таких суровых условиях многие методы лабораторных измерений больше не доступны. Тем не менее, ECT имеет потенциал для применения при высоких температурах благодаря своей простой и прочной конструкции и неинвазивному характеру, который позволяет включать в датчик изолирующие материалы для обеспечения термостойкости. В настоящее время технология высокотемпературной 3D ЭСТ находится в стадии быстрого развития, и предпринимаются исследовательские усилия для решения инженерных проблем, связанных с высокими температурами.

3D ECT используется в средах с высокими температурами до 650 °C. для изображения и характеристики псевдоожиженных слоев при высоких температурах, таких как те, которые используются в реакторах с псевдоожиженным слоем, каталитическом крекинге с псевдоожиженным слоем и сжигании в псевдоожиженном слое. Применение этой технологии к высокотемпературным псевдоожиженным слоям позволило провести углубленный анализ того, как температура влияет на поведение потока в слоях. Например, в пробковом псевдоожиженном слое с большим соотношением высоты колонны к диаметру колонны с частицами группы D по Гелдарту повышение температуры до 650 ° C может изменить плотность и вязкость газа, но оказывает незначительное влияние на поведение пробки, такое как скорость пробки. и частота.

Неразрушающий контроль (NDT)

В сфере проверки инфраструктуры желательно использовать оборудование, которое неинвазивно проверяет встроенные компоненты. Такие проблемы, как коррозия стали, проникновение воды и воздушные пустоты, часто возникают в бетоне или других твердых элементах. Здесь необходимо использовать методы неразрушающего контроля (NDT), чтобы избежать нарушения целостности конструкции. 3D ECT использовался в этой области для неразрушающего контроля внешних сухожилий на мостах после натяжения. Эти конструкции заполнены стальными тросами и защитным раствором или смазкой.

В этом приложении мобилизованное дистанционно управляемое устройство 3D ECT размещается вокруг внешнего сухожилия и сканирует внутреннюю часть сухожилия. Затем томографическое устройство может расшифровать информацию о качестве цементного раствора или смазки внутри сухожилия в режиме реального времени. Он также может определить размер и расположение любых воздушных пустот или влаги внутри сухожилия. Выявление этих проблем является важнейшей задачей для инспекторов мостов, поскольку карманы воздуха и влаги внутри сухожилий могут привести к коррозии стальных тросов и выходу из строя сухожилий, что подвергает мост риску структурного повреждения.

См. также

• Электроемкостная томография
• Электроимпедансная томография
• Электрорезистивная томография
• Томография процесса