طراحی، ساخت و ارزیابی سامانه توموگرافی الکتروخازنی به منظور پایش برخط جریان غلات عبوری از لوله

در تعیین دبی‌ جرمی مواد فله‌ای مانند غلات که از مجاری بسته چون لوله عبور می‌کنند، اندازه‌گیری برخط نسبت حجمی مواد جامد و توزیع آنها در مقطع لوله از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. با توجه به نقاط ضعف روش‌های موجود مانند ایجاد مانع در مسیر عبور مواد (نفوذی بودن) و دقت پایین، در این پژوهش روش غیرتماسی توموگرافی ظرفیت خازنی الکتریکی برای پایش جریان مواد فله‌ای مورد بررسی قرارگرفت که برای تعیین میزان مواد و تراکم آن، از اندازه‌گیری خصوصیات دی‌الکتریک مواد درون لوله استفاده می‌کند. سامانه توموگرافی الکتروخازنی ساخته شده دارای 8 الکترود اصلی و 16 الکترود فرعی، محافظ‌های ضد نویز و مدار فرستنده و گیرنده است که بر روی لوله نارسانا به قطر 20 سانتی‌متر نصب شد. مشکل عمده در عملکرد توموگرافی الکتروخازنی موجود، نویزپذیری و عدم بازسازی تصویر مطلوب با الگوریتم مرسوم lbp است. به همین دلیل در این پژوهش عملکرد الگوریتم tikhonov با الگوریتم مرسوم lbp مقایسه شد. در این پژوهش با استفاده از محافظ‌های مختلف، نویزپذیری سامانه کاهش داده شد به طوری که نرخ سیگنال به نویز به میزان 56/09 دسی‌بل رسید که نشان‌دهنده کیفیت مطلوب سیگنال است. مقایسه دو الگوریتم نشان داد که الگوریتم tikhonov دارای رفتار مناسبی در ساخت توموگرام از توده گندم در کنار دیواره‌های لوله در مقایسه با الگوریتم lbp بوده و بجز شرایطی که لوله به طور کامل پر است، در سایر الگوهای پرشدگی مقطع لوله، دارای عملکرد مطلوب‌تری است.

design, construction and evaluation of an electrical capacitance tomography system to monitor grains flow passing through pipeline

in determining the mass flow rate of bulk materials such as grains that pass through closed channels such as pipes, the online measurement of the volume ratio of solid materials and their distribution in the pipe cross-section is of particular importance. considering the features of conventional methods such as be creating obstacles in the passage of materials (permeability) and low accuracy, in this research the non-contact tomography method of electrical capacitance was investigated for monitoring the flow of solid materials. in this method, to measure the amount of material and its density, it uses the measurement of the dielectric properties of the material inside the pipe. the developed electro-capacitance tomography system has 8 main electrodes and 16 secondary electrodes, anti-noise guards and a transmitter and receiver circuit, which was installed on a non-conductive pipe with a diameter of 20 cm. the main problem in the performance of the electro-capacitance tomography is the noise and lack of optimal image reconstruction with the conventional lbp algorithm. in this study, the performance of tikhonov algorithm was compared with the conventional lbp algorithm. in this research, by using different guards, the noise level of the system was reduced so that the signal-to-noise ratio reached 56.09 db. the results of the comparison of two algorithms showed that the tikhonov algorithm has a good behavior in reconstruction of a tomogram of the wheat mass next to the pipe walls compared to the lbp algorithm, and except for the condition that the pipe is completely full, in other filling patterns of the pipe, has a better performance.