Tomografia procesowa

06Lut, 2019

Tomografia procesowa

Tomografia procesowa służy do dwu- lub trójwymiarowego obrazowania procesów zachodzących na przykład wewnątrz rurociągów lub reaktorów. Dzięki tej technice jesteśmy w stanie uzyskać informacje właściwie nie dostępne innymi metodami (np. analiza płynących rurociągiem frakcji w czasie rzeczywistym). Ponadto pomiar jest całkowicie nie inwazyjny i nie wprowadza żadnego niebezpieczeństwa.

W tomografii procesowej wykorzystuje się różne metody pomiarów. Stosuje się techniki optyczne, ultrasonograficzne, pomiaru pojemności lub/i przewodności oraz z wykorzystaniem promieniowania jonizującego X i gamma.

W naszej pracowni zajmujemy się pojemnościową tomografią procesową.

Pomiar rozkładu stałej dielektrycznej

Pomiar pojemności

Kondensator płaski jest zbudowany z dwóch okładek przewodnika oraz izolatora znajdującego się pomiędzy nimi.

Znając jego dokładne wymiary geometryczne i stałą dielektryczną izolatora epsilon można wyznaczyć jego pojemność. Można postąpić odwrotnie, znając wymiary oraz pojemność można wyznaczyć stałą dielektryczną materiału znajdującego się pomiędzy okładkami.

Izolator nie musi być jednorodny. Na przykład może składać się z dwóch znanych nam materiałów (np. powietrze i nafta). Wtedy mierzona pojemność będzie niosła ze sobą informację o stopniu wypełnienia jednym materiałem na tle drugiego, pod warunkiem że stała dielektryczna obu materiałów będzie się istotnie różniła.

Pomiar wielu pojemności

Dodając kolejne kondensatory płaskie wokół tej samej przestrzeni tworzymy pomiędzy okładkami różnych kondensatorów inne kondensatory o zupełnie innej geometrii. Zyskujemy w ten sposób informację o przestrzennym rozkładzie pojemności, na jej podstawie można uzyskać informację o rozkładzie stałej dielektrycznej. W ten właśnie sposób działa procesowy tomograf pojemnościowy.

Budowa systemu pomiarowego

Do pomiarów w pojemnościowej tomografii procesowej stosuję się specjalnie dedykowane systemy. Z uwagi na trudne warunki pomiaru posłużenie się zwyczajnymi pomiarami pojemności jest niemożliwe. Procesy przemysłowe przebiegają z dużą prędkością, więc pomiar musi być szybki. Ponadto mierzone pojemności są rzędu femtofaradów, co wymaga specjalnych technik pomiarowych.

System pomiarowy składa się z czujnika, specjalizowanej elektroniki do pomiaru pojemności oraz systemu rekonstrukcji. Obecnie do rekonstrukcji najwygodniej jest zastosować komputer klasy PC.

Procesowy tomograf pojemnościowy z ośmioma elektrodami pomiarowymi