طراحي و شبيه سازي عملكرد سامانه توموگرافي القاي الكترومغناطيسي به منظور بازسازي تصوير از مقاطع جريان دوفازي جامد-مايع

Design and Performance Simulation of Magnetic Induction Tomography System for Image Reconstruction of Solid-liquid Two-phase Flow

سامانه­ هاي جريان چندفازي بخش مهمي از فرايندهاي صنعتي هستند كه از جمله آن­ها مي­ توان به صنايع غذايي، دارويي، نفت و پتروشيمي و همچنين كشاورزي اشاره كرد. به منظور پايش و كنترل اين سامانه­ ها درون مسيرهاي بسته، تعيين مشخصه­ هاي آن مانند جريان جرمي مواد، غلظت جرمي، غلظت حجمي، چگالي، سرعت و توزيع همگني سيال عبوري امري ضروري است. يكي از روش­هاي نسبتا جديد پايش سيال درون لوله، توموگرافي (مقطع­ نگاري) القاي الكترومغناطيسي است كه مزيت اصلي آن عدم تماس حسگرها با سيال مورد مطالعه است. در اين پژوهش طراحي و شبيه­ سازي عملكرد سامانه توموگرافي القاي الكترومغناطيسي با جريان اعمالي مورد مطالعه قرار گرفت. سامانه مذكور شامل دو عدد الكترود حلقوي در قالب حسگر فرستنده و 196 كويل به عنوان حسگر گيرنده است. به منظور شبيه ­سازي عملكرد اين سيستم، سه موقعيت مكاني (R=0, R=0.35, R=0.65) براي شي هدف در نظر گرفته شد و بازسازي تصوير با استفاده از الگوريتم حل تكراري لندوبر و روش منظم­ سازي تيخونوف انجام شد. براي بررسي كيفيت تصوير بازسازي شده پارامترهاي خطاي اندازه و ميانگين مربعات خطا در ضرايب مختلف منظم ­سازي محاسبه شد. نتايج نشان داد كه مقدار ميانگين مربعات خطا با افزايش ضريب منظم ­سازي، افزايش و با نزديك شدن شي هدف به ديواره مقطع كاهش مي­ يابد. پارامتر خطاي اندازه نيز با نزديك شدن شي هدف به ديواره مقطع، كاهش مي­يابد. كمترين و بيشترين مقدار خطاي اندازه محاسبه شده مربوط به موقعيت مكاني R=0.65 و موقعيت مكاني وسط بود كه مقادير آن­ها به ترتيب برابر با 0.13 % , 5.72%به دست آمد.

Multiphase flow systems are important parts of industrial processes, including the food, pharmaceutical, oil and petrochemical industries and also agriculture. In order to monitor and control these systems, it is necessary to determine its characteristics such as mass flow of materials, mass concentration, volumetric concentration, density, velocity and homogeneity distribution of fluid. Magnetic induction tomography is one of the new methods of monitoring fluid in pipelines. Its main advantage is that MIT sensors have no contact with the fluid flow. In this research, design and performance simulation of applied current magnetic induction tomography (AC-MIT) system was studied. The system included two annular electrodes as a transmitter sensor and 196 coils as a receiver sensor. In order to performance simulation of the system, three positions (R=0, R=0.35, R=0.65) were considered for the target object and the image reconstructed using Landweber iterative algorithm with Tikhonov regularization method. To evaluate the quality of the reconstructed image, size error (SE) and root mean square error (RMSE) were calculated in different regularization coefficients. The results showed that RMSE increases with increasing regularization coefficient and decreases when the target object approaches the cross-sectional wall. SE parameter decreases as the target object approaches the crosssectional wall. The minimum and maximum values of the calculated SE were related to R=0.65 and middle position, equal to 0.13 % and 5.72%, respectively.