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原文传递一种基于介质损耗角正切层析成像技术的含水率测量方法

专利名称：	一种基于介质损耗角正切层析成像技术的含水率测量方法
摘要：	一种基于介质损耗角正切层析成像技术的含水率测量方法，步骤1：通过阻抗测量电路获取传感器阵列电极的电压响应信号的正交分量和同相分量，进而获取反映待测区域内混合物的损耗角正切的位移电流相位值步骤2：对传感器参数进行数学建模，求取初始灵敏度矩阵S0；步骤3：根据已获取测得的位移电流相位值及初始灵敏度矩阵S0，利用图像重构算法，得到实时变化的被测流体的介质分布图像；步骤4：对重构图像进行图像分割处理，有效的将目标与背景分离,进而获取混合物的含水率；本发明比现有含水率测量技术具有以下优点：非接触、响应速度快、适用范围广、安全性高且无辐射、设备结构简单且不受流型影响。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安石油大学
发明人：	王小鑫;陈延军;李燕;李利品;陈阳正
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201910576397.1
公开号：	CN110243870A
代理机构：	西安智大知识产权代理事务所
代理人：	弋才富
分类号：	G01N27/02(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	710065 陕西省西安市电子二路东段18号
主权项：	1.一种基于介质损耗角正切层析成像技术的含水率测量方法，其特征子在于，包括以下步骤：步骤1：通过阻抗测量电路获取传感器阵列电极的电压响应信号的正交分量和同相分量，进而获取反映待测区域内混合物的损耗角正切的位移电流相位值步骤2：对传感器参数进行数学建模，求取初始灵敏度矩阵S0；步骤3：根据已获取测得的位移电流相位值及初始灵敏度矩阵S0，利用图像重构算法，得到实时变化的被测流体的介质分布图像；步骤4：对重构图像进行图像分割处理，将目标与背景分离,进而获取混合物的含水率。 2.根据权利要求1所述的一种基于介质损耗角正切层析成像技术的含水率测量方法，其特征子在于，步骤1中所述传感器阵列电极为12片或16片电极，等间隔围绕于待测区域，即测量管壁外侧，并采用柔性电极板印刷技术以保证阵列电极之间的对称性、一致性；所述传感器阵列电极为非接触式阵列传感器结构。 3.根据权利要求1或2所述的一种基于介质损耗角正切层析成像技术的含水率测量方法，其特征子在于，所述的步骤1具体为：传感器阵列电极中任意一个为激励电极i，其余为待测电极j，依次将幅值为Vin，频率为4.5MHz的双极性正弦波激励信号施加在激励电极i上，其中i＝1,2,3,…12，待测电极j连接阻抗测量电路将阻抗信息转换为电压信号，其中j＝1,2,3,…12，且j≠i，然后通过放大、模拟乘法器、滤波单元输出所需要的直流信号；其中当模拟乘法器输入信号与激励信号同相时(Vin)，得到的直流信号为正交分量；当模拟乘法器输入信号与激励信号正交相时(Vin)，得到的直流信号为同相分量；两个分量求阻抗相位角，即位移电流相位值 4.根据权利要求1所述的一种基于介质损耗角正切层析成像技术的含水率测量方法，其特征子在于，步骤3中，图像重构算法采用基于自适应灵敏度的重构算法实现对待测介质的分布成像，首先，分析介质分布改变对灵敏度系数的影响；其次，建立不同介质分布的灵敏度系数库；最终，通过粗略得到的物场分布，更新灵敏度矩阵，利用更新的灵敏度矩阵可以保证DCPT的灵敏度系数始终位于最优线性区，降低图像重构失真。 5.根据权利要求1所述的一种基于介质损耗角正切层析成像技术的含水率测量方法，其特征子在于，步骤4中，图像分割是对重构图像进行自适应二维最大熵阈值分割，将图像中各相目标与背景分离；含水率的计算是对分割图像中代表各相分布的像素进行统计而取得的，具体为：利用图像中各像素的灰度值及其邻域平均灰度值分布所构成的二维直方图进行分割，将图像中各相目标与背景分离，具体为: 设图像大小N×M，灰度级为L，则图像的二维直方图表示为pi,j＝ni,j/N×M，0≤i,j≤L-1，ni,j表示图像中灰度值为i，临域灰度值为j的像素个数；区域A和区域B代表目标和背景，阈值向量(s,t)，s是像素的灰度值，t是该像素的邻域均值，设因此，区域A的二维熵得到：同理，区域B的二维熵得到： H(B)＝lg(PB)+HB/PB (3) 式中，因此，熵判别函数表示为φ(s,t)＝H(A)+H(B)，最佳阈值向量(s,t)应该满足，
所属类别：	发明专利