[发明专利]多相系统的电网络分析

说明书

技术领域

一般来说，本发明涉及一种用于确定多材料对象中的单独材料的组成和特性的方法，更具体来说，涉及一种分析多材料对象的电网络表示的方法。

背景技术

多相流是多材料对象的一个示例，其中至少两个材料或相在管道或导管内部共同流动。多相流过程对于各种行业是重要的，其中包括例如石油、制药、食品和化学工业。存在对这些类型的多相流过程中的内部流特性的直接了解的需要，以实现现有和新处理设备的改进设计和增加的操作效率。用于预测多相过程的性能所使用的特性可包括例如相的空间分布(空间体积相分数)、流体系(flow regime)、界面面积以及相或材料之间的绝对和相对速率。了解材料的空间分布是特别有用的，因为材料的非均匀分布趋向于减小可用于化学反应或转换的材料之间的界面面积，并且可引起使流再循环，从而形成空间非均匀反应区或浓度。此外，体积相分数和速率是实现多相流的适当和及时控制的重要参数。

电阻抗层析(EIT)是一种微创测量技术，它可用于定量绘制多材料对象中的材料分布。在EIT中，电导率和电容率的绘图用于推断多材料对象中的不同材料的分布。不同电流模式或电压模式通过对象周围的电极施加到对象，并且测量对应电压或电流。根据电流-电压关系，确定内部阻抗或内部导纳分布。

使用各种图像处理算法的基于所计算阻抗分布的图像重构是一种确定多材料对象中的不同材料的分布的方法。但是，图像处理算法常常太费时间并且计算密集。它们还忽略问题的许多定量方面，例如空间对称或不对称。

因此，希望确定将会解决上述问题的方法和系统。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供一种用于确定多材料对象的特性的方法。该方法包括确定表示多材料对象的电元素矩阵，并且用第一数学变换矩阵左乘该电元素矩阵，以得到第一变换电元素矩阵。该方法还包括用第二数学变换矩阵右乘该第一变换电元素矩阵，以得到第二变换电元素矩阵。该方法还包括根据第二变换电元素矩阵来确定多材料对象的特性。

根据本发明的另一个实施例，提供一种多材料感测系统。该系统包括：电源，用于向多材料对象周围的电极提供施加电信号集合；以及测量单元，用于从电极得到测量电信号集合。该系统还包括处理电路，用于基于施加的和测量的信号集合来确定电元素矩阵，并且用于用第一数学变换矩阵左乘该电元素矩阵，以得到第一变换电元素矩阵。处理电路进一步用第二数学变换矩阵右乘该第一变换电元素矩阵以得到第二变换电元素矩阵，并且基于第二变换电元素矩阵来确定多材料对象的特性。

根据本发明的又一个实施例，提供一种用于确定多材料对象的特性的方法。该方法包括向多材料对象周围的电极提供施加电信号集合，并且从电极得到测量电信号的测量电信号集合。该方法还包括用第一数学变换矩阵左乘所测量的电信号集合以得到第一变换测量电信号集合，并且用第二数学变换矩阵右乘该第一变换测量电信号集合以得到第二变换测量电信号集合。该方法还包括基于第二变换测量电信号集合来确定多材料对象的特性。

附图说明

通过参照附图阅读以下具体实施方式，会更好地理解本发明的这些及其它特征、方面和优点，附图中，相似符号在整个附图中表示相似部件，附图包括：

图1是根据一个示例实施例的油生产设备的框图；

图2是将要根据本发明的一个实施例所使用的基于电阻抗层析(EIT)的多相流量计的示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的施加电压EIT系统的框图；

图4是两个相成分的混合物的三个不同流体系的表示；

图5是矩阵元素Y(2，2)随第二相(secondary phase)的分数的变化的图形表示；

图6是矩阵元素Y(2，3)随第二相离导管中心轴线的平均距离的变化的图形表示；

图7是根据本发明的一个实施例的原始分布及其第二相的等效分布的图形表示；

图8是表示根据本发明的一个实施例、确定多材料对象的特性的方法的流程图；以及

图9是表示根据本发明的一个实施例的多材料对象的分析的流程图；以及

图10是表示根据本发明的一个实施例、根据电信号集合来确定多材料对象的特性的方法的流程图。

具体实施方式