Electrostatic field simulations in the analysis and design of electrical capacitance tomography sensors

Abstract

Electrical Capacitance Tomography (ECT) is used in many industrial processes for visualizations and determination of flow parameters. The analysis of the electrostatic field in ECT sensors and the computation of capacitances and sensitivities, are of key importance in designing better sensors. Especially analysis 3D measurements sensor space can give information in order to better interpret the capacitance changes during monitoring industrial processes using ECT system. In this paper the electrostatic field analysis of ECT sensors is considered and the opportunities it gives for the sensor design are outlined. The simulation results are compared to real measurements value obtain from 12-electrodes ECT system.

Elektryczna tomografia pojemnościowa (ECT) stosowana jest do wizualizacji oraz wyznaczania parametrów przepływu w wielu gałęziach przemysłu. Analiza elektrostatycznego pola w czujniku pomiarowym oraz wyznaczenie numeryczne pojemności międzyelektrodowych i czułości pomiarowej systemu ECT stanowi główne zagadnienie w pracach nad projektami coraz to lepszych czujników. Zwłaszcza 3D analiza przestrzeni czujnika może dostarczyć informację pozwalającą lepiej zinterpretować zmiany mierzonych pojemności podczas monitorowania procesów przemysłowych z użyciem systemów ECT. W artykule zaprezentowano analizę pola elektrostatycznego w modelu czujnika pomiarowego ECT. Otrzymane wyniki symulacji zostały zinterpretowane i porównane z rzeczywistymi wartościami pomiarowymi otrzymanymi z 12-elektrodowego systemu ECT.