基于双截面ERT对鼓泡床气含率分布的可视化测量*

杨程屹，王化祥，崔自强

(天津大学电气与自动化工程学院，天津300072)

鼓泡床(鼓泡塔)是一种重要的化学反应器，被广泛应用于吸收、氧化、发酵、生化反应、废水处理等化工过程[1]。运行时，塔内充满液体，气体从底部通入，上升并分散成气泡，与液体接触发生反应，同时搅动液体增加传质速度。虽然鼓泡床具备结构简单、运行成本低等诸多优势，但气泡易产生聚并，降低效率，甚至导致事故。

为实现安全生产、提高效率，局部和整体气泡/液体流动和混合特性成为主要研究内容，气含率作为一个关键特征参数。径向和轴向气含率分布的定性和定量分析尤为必要[2]，对气体分布器(多空塔板)的设计有重大指导意义。但是工业反应多数在高温、高压、非透明环境下进行，限制了许多测量技术的应用。

电阻层析成像ERT(Electrical Resistance Tomography)作为一种无损伤、无干扰及可视化检测技术，在多相流研究领域得到广泛关注[3]。与传统技术相比，ERT可提供气、液分布的实时动态图像、累计断层图像，并能通过图像灰度计算得到局部气含率、平均气含率以及径向分布等重要信息。

1 ERT系统

1.1 硬件系统构成

ERT系统通常由3个部分组成:电极阵列、数据采集系统及成像计算机，如图1所示。电极阵列形成可旋转扫描被测场域的空间敏感场，使场域内部介质电导率分布变化对敏感场产生调制作用;数据采集系统完成产生激励信号、电极状态控制、信号调制与解调等工作。基于图像重建算法重建敏感场电导率分布的二维或三维图像，提取气含率、流速等信息。……