Improvement of Electrical Capacitance Tomography hardware

• Autorzy: Wajman R. , Nowakowski J. , Styra D.

Warianty tytułu

PL

Modyfikacja układu pomiarowego w elektrycznym tomografie pojemnościowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Electrical Capacitance Tomography (ECT) is used to obtain the permittivity distribution of material, measuring capacitances between electrodes, placed around material. ECT is fast, non-invasive and low cost imaging system. A particular difficulty with capacitance measurement of ECT hardware is to measure small capacitance changes between electrodes of sensors having large stray and standing capacitances. The paper consists of two main parts: Improvement of AC - based ECT new a compact ECT hardware. Improved AC-based ECT hardware is more stable, flexible, effective and suitable for electrical conductance tomography; new concepts for hardware design and measurement algorithm are presented and proved by simulation. A new generation, completely different from classical ECT hardware is presented as a Compact ECT. The main advantages of compact ECT hardware are compact size, low power consumption and low price; these advantages achieved using new method of stray capacitance compensation.

PL

Elektryczna tomografia pojemnościowa (ECT) jest stosowana w celu pozyskania rozkładu przenikalności elektrycznej badanego materiału umieszczonego pomiędzy elektrodami. Technika ECT jest szybkim, nieinwazyjnym i tanim system diagnostycznym. Prawdziwym wyzwaniem dla konstruktorów systemów ECT jest opracowanie sprzętu elektronicznego do pomiaru bardzo małych zmian pojemności między elektrodami czujnika dodatkowo obarczonych dużymi wartościami pojemności rozproszonych i pasożytniczych. Bieżąca praca rozwiązuje dwa problemy: poprawa obwodów pomiarowych AC systemu ECT o nowy kompaktowy sprzęt przez co pomiar jest bardziej stabilny i dokładny. Nowa koncepcja w zakresie projektowania sprzętu oraz algorytm pomiaru została potwierdzona poprzez symulację. Dodatkowo autorzy przedstawiają nowe rozwiązanie w wersji mobilnej - kompaktowej. Główne zalety kompaktowych tomografów ECT są ich niewielkie rozmiary, niski pobór mocy oraz niska cena.

Słowa kluczowe

EN

electrical capacitance tomography; compact ECT; AC gains

PL

elektryczna tomografia pojemnościowa; kompaktowe tomografy ECT; obwody AC

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Łódzka
• Rocznik: 2010
• Tom: z. 121
• Strony: 201--221
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz.

Twórcy

autor

Wajman R.

autor

Nowakowski J.

autor

Styra D.

• Faculty of Electrical, Electronic, Computer and Control Engineering technical University of Łódź

Bibliografia

• [1] Ismail I., Gamio J. C., Bukhari S. F. A., Yang W. Q. Tomography for multiphase flow measurement in the oil industry // Flow Meas. Instrum., 2005. -16. -p. 145-155.
• [2] Tapp H. S., Peyton A. J., Kemsley E. K., Wilson R. H. Chemical engineering applications of electrical process tomography // Sensors and Actuators, B: Chemical, 2003. -92. - P. 17-24.
• [3] Grudzien K., Romanowski A., Chaniecki Z., Niedostatkiewicz M., Sankowski D. Description of the silo flow and bulk solid pulsation detection using ECT // Flow Meas. Instrum. Volume 21, Issue 3, September 2010, Pages 198-206
• [4] Yang W. Q., Peng L. Image reconstruction algorithms for electrical capacitance tomography //Measurement Science and Technology, 2003. -14.
• [5] Banasiak R., Soleimani M. Shape based reconstruction of experimental data in 3D electrical capacitance tomography // NDT and E International, 43 (3), pp. 241-249.
• [6] Huang S., Green R. G., Plaskowski A., Beck M. S. A high frequency stray-immune capacitance transducer based on the charge transfer principle // Instrumentation and Measurement, IEEE Transactions on, 1988. -37. - P.368-373.
• [7] YongBo H., Radoslaw W., Robert B., Meng X., Dominik S., Design of TCP/IP Based Flexible Three Dimensional Electrical Capacitance Tomography, 2009. -2. -P. 1-6.
• [8] Erling A. Hammer Multi modality tomography systems - State of the art and possible future applications, 2008. - P. 1-8.
• [9] Dumbrava V., Svilainis L. The Automated Complex Impedance Measurement System // ELECTRONICS AND ELECTRICAL ENGINEERING. - Kaunas, Technologija, 2007. -2007. Nr. 4(76). - P.59-62.
• [10] Kuroda S. Simple stray-free capacitance meter by using an operational amplifier. // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 1983. -IM-32. - P.512-513.
• [11] Yang W. Q., York T. A. New AC-based capacitance tomography system //Science, Measurement and Technology, IEE Proceedings -, 1999. -146. - P.47-53.
• [12] Vamos A. Design of High Temperature Operational Amplifiers. // Meres es automatika, 1981. -29. - P. 169-176.
• [13] Brzeski P., Mirkowski J., Olszewski T., Plaskowski A., Smolik W., Szabatin R. Multichannel capacitance tomograph for dynamic process imaging // Optoelectronics Review, 2003. -11. - P. 175-180.
• [14] Betiuk J. Differential measure methods in electrical capacitance tomography // Proceedings of Electrotechnical Institute. - Instytut Elektrotechniki, 2008. -238. - P. 147-157.
• [15] Kjaersgaard-Rasmussen J., Yang W. Q. A compact electrical capacitance tomography system // 1ST 2008 - IEEE Workshop on Imaging Systems and Techniques Proceedings, 2008. - P. 175-180.
• [16] Styra D., Babout L. Improvement of AC-based Electrical Capacitance Tomography Hardware // Elektronika ir Elektrotechnika, 2010. - P.47-50.
• [17] Sheng-Yu Peng, Qureshi M. S., Hasler P. E., Hall N. A., Degertekin F. L. High SNR capacitive sensing transducer // Circuits and Systems, 2006. ISCAS 2006. Proceedings. 2006 IEEE International Symposium on, 2006. - P.4 pp.-l 178.
• [18] Marashdeh Q., Fan L. -., Du B., Warsito W. Electrical Capacitance Tomography A Perspective //IndEng Chem Res, 2008. -47. - P.3708-3719.
• [19] Im D., Kim H. -., Lee K. A CMOS resistive feedback differential low-noise amplifier with enhanced loop gain for digital TV tuner applications //IEEE Trans. Microwave Theory Tech., 2009. -57. - P.2633-2642.
• [20] Hadi B., Berruti F., Briens C. New calibration methods for accurate electrical capacitance tomography measurements in particulate-fluid systems //Industrial and Engineering Chemistry Research, 2009. -48. - P.274-280.
• [21] Yang W. Q., Stott A. L., Gamio J. C. Analysis of the effect of stray capacitance on an ac-based capacitance tomography transducer // Instrumentation and Measurement, IEEE Transactions on, 2003. -52. - P.1674-1681.