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国际期刊的光学/2016年/文章

研究文章|开放获取

体积 2016年 |文章的ID 3582649 | https://doi.org/10.1155/2016/3582649

穆罕默德Taufiq穆罕默德Khairi Sallehuddin易卜拉欣,穆罕默德尤努斯阿姆里Md,马赫迪Faramarzi因绝食抗议多日, ”气泡调查污染的水用光学断层扫描基于独立分量分析的方法”,国际期刊的光学, 卷。2016年, 文章的ID3582649, 19 页面, 2016年。 https://doi.org/10.1155/2016/3582649

气泡调查污染的水用光学断层扫描基于独立分量分析的方法

穆罕默德Taufiq穆罕默德Khairi,1 Sallehuddin易卜拉欣,1 穆罕默德尤努斯阿姆里Md,1 和 马赫迪Faramarzi因绝食抗议多日1

1控制和机电一体化工程、电气工程学院、马来西亚各种大学,81310士古来,柔佛、马来西亚

学术编辑器:奥古斯托Belendez
收到了 2015年9月3日
修改后的 2016年3月18日
接受 2016年4月13日
发表 2016年5月16日

文摘

本文的结果为气泡流浓度配置文件在垂直管道使用光学断层扫描系统包含了被污染的水。泡状流的浓度配置文件数量调查在五个不同流动条件下,一个泡沫,双泡沫,25%的空气,空气孔的50%,和100%的空气开流量阀用于控制气体流动在垂直管道。系统是辅助的独立分量分析(ICA)算法重建的浓度达到气液流。气泡的行为研究在污染水的水样本准备通过增加25毫升的颜色成分3升的纯净水。结果表明,ICA的应用使系统检测中气泡的存在被污染的水。这些信息在管道内的流动提供了重要信息,因此可以提高效率的过程中非常重要的产业。

1。介绍

信息过程容器或管道中的流态是很重要的,设计一个准确、安全、低成本输送系统在化学工程和核能工程等各种应用程序(1]。流态识别的性能评估过程中也至关重要系统因为不正确的分析从系统会导致生产降低利率。因此,一个适当的仪器系统是至关重要的在流模式提供重要信息。断层扫描技术在工业领域广泛被选中作为一种工具来提供阶段和空间分布的信息而不中断流程流(2]。之前被应用在工业,医学领域的技术已经成功地实现,它负责捕捉人体组织的图像和检测肿瘤(3]。断层扫描系统由几个部分组成,如传感器、信号调理电路、数据采集系统和计算机。有许多类型的传感器,用于断层扫描过程,也就是说,电力电容,电阻,超声和光学。摘要光学传感技术已经被选择被集成到断层系统由于其低成本,简单,有一个更好的动态响应(4]。,许多研究人员发表了他们的结果使用光学传感器来监测运动的气体,液体,固体。Idroas et al。5)已经成功地应用粒子的光学断层扫描系统分级识别使用示例的珠子和不规则形状的螺母。Rzasa和Plaskowski6)提出了气泡垂直测量用光学断层扫描系统曝气列。易卜拉欣et al。7)提出了浓度测量使用卤素灯泡光投影仪重建图像的小和大气泡。介绍了分析气泡检测管道中充满了被污染的水。对气泡行为调查在食品和制药等行业是至关重要的因为不必要的泡沫的存在可以减少产品的质量(8]。先前的研究在气泡断层摄影领域的测量是由Rzasa [9),金等。10],Ayob et al。11用纯水作为液体。通常,不必要的气泡的形式是不透明的液体,如油和油漆。因此,本文提出了一个技术成像的气泡调查使用不透明的液体。

2。数学建模

数学建模是一个重要的部分在光学断层扫描。本节讨论光学衰减模型和独立分量分析的应用。第一部分将讨论光学衰减模型中气泡的存在被污染的水。第二部分阐述了应用ICA方法检测气泡的分布。

2.1。光学衰减模型

光经历了从一个介质衰减时遍历到另一个介质。这个衰减过程是由于散射和折射的光线穿过不同的水和天然气等介质。本文强调了吸收和衰减模型,忽略了光散射效应,因为它是很难执行的造型由于随机形状(12]。Beer-Lambert关于调查的法律是一个流行的衰减和吸收的光能。法律可以表示为 在哪里 是接收传感器电压, 发射机的电压, 水介质的衰减系数(毫米吗−1), 是空气介质的衰减系数(毫米−1), 是水的路径长度(毫米),然后呢 是空气的路径长度(mm)。参考衰减系数对水和空气 = 0.0287毫米−1和 = 0.0142毫米−1(12]。管道直径的价值 = 100毫米的长度被认为是小泡沫 = 5毫米。的价值 被设置为5伏特(V)这是来自发射机编程使用价值(PIC)单片机外围接口控制器。两种情况研究了:没有气泡的存在,水和气泡的存在。

2.1.1。水没有气泡的存在

发射机和接收机的安排没有气泡时,如图1。光发射机的遍历水没有泡沫的中断。对水的衰减系数的值中输入(2)随着路径长度100毫米的水。接收机电压的值 获得的是


图1
光路的水当没有气泡。
2.1.2。水和气泡的存在

本模型的目的是确定参数的变化 和 当一个气泡截获传输光如图2。在这种情况下,说明忽略了反射和散射效应当光束通过泡沫。接收电压的值 当光通过泡沫和水可以确定如下: 的值 当没有气泡,气泡存在进行了比较。泡在水中的存在导致了更高的价值 示(5)相比,当没有泡沫存在显示(3)。光有经验少气泡存在时衰减。当有泡沫,光需要通过两种不同的介质:水和天然气。因此,指数价值高于当不存在泡沫。的值 和 预计增加当更多、更大尺寸泡沫截获光之前到达接收器的球队。说明和计算的一个例子 双泡沫模型图中可以看到3。给出了相关方程


图2
光路的条件在受污染的水和气泡在水中存在。

图3
当双光路模型存在于受污染的水。
2.2。独立分量分析

盲源分离(BSS)技术分离的一组独立源信号的混合没有任何特定的知识与源信号(信息非常有限13,14]。一个自适应系统需要解决这个问题。独立分量分析(ICA)是一种方法广泛用于提取混合信号各个信号(13]。方法由Jutten和1980年代末Herault获取原始的声音从麦克风的混合声音信号(15]。方法不同于主成分分析(PCA)方法PCA在哪里集中在寻找原则组件包括观察变量的线性组合,而ICA是关心发现独立的组件从观察到的变量16]。ICA已经应用在许多领域,如电信(17),图像处理18),液相分离在断层扫描(14),和生物医学应用(19]。一个简单的示例应用程序的ICA图所示4。在图4从两个扬声器,声音信号混合在一起在每一个麦克风。拥挤的声音信号也增加,导致产生噪声。通过使用ICA,演讲者可以获得原始语音信号。


图4
一个简单的例子来理解ICA概念(13]。

ICA被描述为的一般模型 在哪里 是 矩阵的混合的源信号, 是 混合矩阵, 是 矩阵表示一个源信号。ICA的目的是得到混合矩阵的值 和/或源信号矩阵 只有实现的观测矩阵 。ICA过程被执行死刑后,(10)皈依(11), 分离矩阵和= : 在图的插图5可以帮助了解ICA技术的概念。经过ICA过程中,源信号的估计 生产和它看起来类似于原始信号, 。此外,ICA的分离矩阵形成了生产与输出信号输出端。


图5
ICA框图。

最广泛使用的ICA算法FastICA和Infomax20.]。FastICA提供恢复独立的来源采用高阶统计和评估过程是一个接一个(13]。算法分离源信号基于他们的同时,它发现一个独立的组件,而不是解决混合矩阵(20.]。FastICA算法如下(21]:(1)选择一个初始权向量, 。(2)让 在哪里 是一个临时变量用于计算权向量, 平均超过所有矩阵的列向量 , 转置的权向量, 输入数据, 是nonquadratic用于对比函数的导数求解ICA的问题。(3)让 (4)如果不是聚合,回到(7)。表达“趋同”意味着要么是旧或新的价值 在同一个方向。FastICA的优点是,它是平行和简单的计算过程,需要小内存大小(22]。Infomax算法,它是基于最大化的信息传输网络中提出的非线性单元,这是贝尔和Sejnowski [23]。该算法来源于输入和非线性输出之间的最大化原则。熵可以描述为 是条件熵的熵在哪里 是有条件的 。 和 的熵 和 是相互的信息。从这个方程,联合熵最大化的输出量导致了最小化互信息(13]。Infomax的缺点是,函数不正确收敛步长是错误的选择24]。

这项研究强调了发射机信号的分离混合的接收器。在ICA,有歧义,应妥善处理。首先,分离信号表明,信号的振幅不相同的源信号。其次,分离矩阵形成的任意行(20.]。类似的参数的输入和输出,可以进行ICA是频率的值。因此,每个发射器将有不同的工作周期,以促进重组分离矩阵的行。深入的解释中所谈到的重排过程部分4。为简单起见,算法的建模描述使用四个发射器和四个接收器,如图6而实际的系统包括十八发射器和十八个接收器。这是因为ICA概念的解释使用18双传感器是复杂的矩阵方程以来太长了。因此,在本节中只有四双传感器和四个选择吸收系数和足以表明ICA是如何工作的。发射机1、2、3和4表示为TX1, TX2, TX3, TX4,分别在接收器1,2,3,4表示为RX1, RX2, RX3和RX4分别。衰减系数表示为 , , , 。


图6
four-sensor模型对四个像素。

在这个模型中,每个接收器应该检测光发射机。例如,接收器RX1。四个信号收到RX1喜忧参半,每个灯都有自己的特点如光长度和吸收系数。接收器RX1电压方程 可以写成 在哪里 是发射机TX1电压, 是发射机,TX2电压, 发射机TX3电压, 发射机TX4电压,而 是材料衰减系数1, 是材料衰减系数2, 材料衰减系数为3, 是材料衰减系数4,而 长度是1, 长度是2吗 长度是3。电压传感器( )是一个源信号,当我们分析光接收器接收到。例如,如图6、接收器1 (RX1)检测四个灯从发射机1 (TX1)发射机2(并)发射机3 (TX3),发射机4 (TX4)。气泡的分布在管道基于参数估计 和接收器输出电压 示(16)。方程(12可以安排 接收器RX2电压方程,接收机RX3电压,和接收器RX4简化为电压 方程(13)(14)转换为矩阵所示(15), 是一个矩阵的混合的源信号,接收器所代表的电压( )。 被表示为一个混合矩阵 和电压变送器( )是表示作为一个源信号 : 利用ICA分离源信号的混合(16)的矩阵定位源信号 表示为 互换了 用矩阵的混合的源信号 。分离矩阵 形成以取代混合矩阵 在理论上 通过反演的过程吗 : 在这种情况下,考虑的参数计算气泡流的浓度剖面是矩阵 。然而,矩阵不能直接从ICA方法获得。因此,相关的参数有关 支持矩阵在哪里 获得作为一个逆过程,为了找到矩阵吗 。

3所示。硬件设计

光学断层扫描系统,十八个发射器和十八个接收器安装在一个100毫米(mm)直径管通过使用传感器夹具。透明管是由一种丙烯酸材料允许视觉流过程的观察。旁边的发射器定位接收器自系统模型是基于扇形波束光投影。红外发光二极管(LED)模型TSAL6200作为发射器发出不可见光。看不见光的波长小的价值相对于可见光的范围是750纳米(纳米)及以上。光电二极管模型选择BPV10NF由于其能力检测的红外线发射器。50赫兹的频率(赫兹)为传输电路的频率,选择使用不同的脉冲持续时间和每个发射机设置开关时间的使用(PIC)单片机外围接口控制器。发射机1 (TX1)设置为1毫秒(ms), TX2 2女士之后,直到18 TX18女士。这样做的目的是为了便于确定发射机的信号检测的光电二极管将在部分解释4。接收器的输出连接到信号调节电路,以便接收光转换成电压和电压放大。放大电压信号转换成数字形式使用数据采集系统(数据收集)模型U2331安捷伦科技公司生产的,它有3个megasamples每秒(MS / s)的采样率,64单端/ 32微分输入模拟输入通道,和24位可编程TTL输入/输出通道。实验执行离线。接收机电压输出转换为数字形式使用采集和使用虚拟仪器软件进行进一步分析,提供基于图形系统的ICA算法。泡沫浓度剖面的条件显示在电脑上。总时间获得浓度剖面的最终结果是1分钟左右。说明总体设计的光学断层扫描系统如图7。

(一)”name=
(一)
(b)”name=
(b)
图7
(一)光学断层扫描系统的总体设计。(b)仪器的准备。

4所示。实验的程序

本节将详细的方法来计算和分析的结果,使用ICA方法泡状流。实验的步骤是根据这些阶段:(1)每个传感器都有一个独特的价值,它与不同的编程脉冲持续时间值。因此,切换时间不同。假设有十八个信号从发射机每个接收传感器探测到。然后,ICA方法以单独的十八为了得到一个信号发射机信号在每个输出指标。发射机脉冲持续时间值可以从1到18女士,女士在发射机电路中设置。(2)发射机的信号在每个输出指标也带来纯粹的矩阵的一行 。整个18行 产生任意矩阵的行和重排的行是必要根据发射机脉冲持续时间的顺序。例如,10 ms的信号输出所示指标;因此,在第一行的值将被转移到10行。换句话说,行的重排过程取决于脉冲持续时间的值显示在每个输出指标。(3)新的矩阵 使用ICA方法形成。的矩阵 强调在步骤,因为它包含了一个重要的参数,与混合矩阵的关系 。在ICA理论中, 。因此, 矩阵将使倒转的价值 由矩阵18×18和扩张的 。的矩阵 命名为浊度的因素吗 。(4)中包含的18列和18行矩阵 分别代表18接收器和18发射器。每个值表示为 在哪里 发射器数量和吗 是接收方号码。例如,通过引用表1, 值2.782。它表明,当光从发射机2(并)接收机1 (RX1),它有一个浊度的因素 2.782。(5)在每个像素的值 包含在管道的截面必须确定。的 值之间的关系 光的路径长度,光线穿过一个像素。光路的一个例子在像素图中可以看到8。光传播的发射机接收机RX1 TX2,两个像素 和 遍历的光。光在两个像素的长度测量0.4厘米和0.5厘米,分别与光的总长度为0.9厘米。的 计算价值为了知道交叉像素的光量 和 。计算从像素 ,其次是其他像素包含在管道横截面的使用 在哪里 的像素行吗 和列 , 是光的路径长度,穿过像素在厘米(cm), 是总长度从发射机到接收机,然后呢 是浊度的因素。一个计算例子 值的像素 可以显示为 (6)从图8,像素 被四个灯,从发射机,TX2 TX3, TX4, TX5。通过引用表1, 值从发射机接收机RX1 TX3是光 。然后, 值重新计算使用(18基于光的路径长度。得到的计算过程 继续其他光源,即发射机TX4和发射机TX5。(7)发射机的光也可以交叉像素 当传输到接收机RX2直到接收器RX18。因此,有必要认识到光发射机是否穿过像素。如果它有, 值从发射机总计起来,分为灯,通过像素的数量 。这个计算的结果为平均值 。的 价值是最终的价值计算,估计泡沫在某些像素的位置。详细的计算如表所示2。
行 列
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 0.369 1.706 0.692 0.077 0.05 0.335 0.139 0.918 0.439 0.041 0.828 0.08 0.248 1.114 1.123 2.595 1.706 0.978
2 2.782 5.009 2.06 0.295 0.039 0.208 0.003 1.384 0.275 0.481 2.333 1.678 1.607 2.722 1.29 7.143 5.219 3.903
3 1.647 3.761 2.121 0.125 0.077 0.097 0.791 1.407 0.381 0.89 0.918 1.247 0.714 2.083 1.345 4.635 4.479 2.775
4 2.812 1.763 0.797 0.114 0.109 0.12 0.183 0.06 0.336 0.007 0.321 0.063 0.641 0.465 0.898 3.436 1.275 1.264
5 0.321 2.998 1.212 0.008 0.002 0.19 0.032 1.099 0.573 0.088 1.181 0.684 0.93 1.829 2.363 4.242 2.499 1.654
6 0.002 1.648 0.746 0.081 0.153 0.443 0.224 1.074 0.654 0.002 1.25 0.852 0.573 1.227 1.394 2.245 2.667 1.212
7 0.07 0.985 0.393 0.284 0.372 0.597 0.123 0.505 0.2 0.653 0.605 0.639 0.355 1.782 1.353 1.436 2.448 0.119
8 2.568 5.099 2.003 0.489 0.395 0.606 0.078 1.302 0.607 1.392 1.466 1.332 0.569 2.464 2.074 7.335 6.613 4.337
9 4.519 7.131 3.013 0.326 0.326 0.671 0.324 1.897 0.004 1.225 2.591 0.988 0.916 3.111 0.617 10.786 8.416 5.695
10 2.934 4.501 1.44 0.354 0.095 0.247 0.06 0.612 0.085 0.736 1.272 0.833 0.869 1.574 0.137 6.034 3.741 2.812
11 2.637 4.568 2.215 0.534 0.266 0.588 0.119 0.526 0.103 1.031 1.181 0.859 0.663 1.693 0.033 6.054 4.261 2.341
12 1.282 3.864 1.875 0.413 0.537 0.764 0.101 0.453 0.186 0.717 0.911 0.657 0.534 1.25 0.518 4.831 3.379 2.337
13 1.018 2.277 1.045 0.259 0.206 0.586 0.087 0.013 0.362 0.622 0.334 0.524 0.693 0.846 0.385 2.59 1.54 1.07
14 2.523 3.722 1.544 0.228 0.079 0.347 0.141 0.611 0.217 1.141 1.227 0.951 0.76 2.282 0.543 5.418 3.854 2.447
15 0.728 2.226 0.936 0.335 0.011 0.093 0.009 1.954 0.252 0.266 1.098 0.733 0.439 1.708 1.698 2.726 2.803 1.828
16 1.02 1.797 0.933 0.088 0.711 0.184 0.143 0.411 0.121 0.548 0.036 0.226 1.185 0.876 0.347 2.357 3.662 1.622
17 1.164 0.334 0.131 0.12 0.159 0.976 0.235 0.464 0.373 1.086 0.175 0.105 0.725 0.198 1.029 0.802 1.385 0.677
18 0.243 4.09 1.562 0.768 0.805 0.812 1.465 2.311 0.716 1.571 0.867 1.576 0.25 2.802 2.89 4.063 6.35 3.268
表1
逆矩阵的25%空气流在25毫升的水。
像素 浊度因子( )的像素 像素的值( ) 总 数量的像素 平均值( )
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 0.1107 + 1.236 + 0.244 + 0.2295 + 0.027 + 0.00016 + 0.0049 + 0.138 + 0.231 + 0.1467 + 0.133 + 0.0534 + 0.034 + 0.0615 + 0.0205 + 0.035 + 0.052 + 0.025 + 0.3656 + 0.0706 + 0.0013 + 0.018 + 0.4843 + 0.58 + 0.697 5.0000 25 0.2000
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 1.546 + 0.366 + 0.2296 + 0.011 + 0.5009 + 0.5961 + 0.076 + 0.0067 + 0.00066 + 0.0055 + 0.00011 + 0.044 + 0.0083 + 0.0143 + 0.07 + 0.0519 + 0.0706 + 0.164 + 0.0896 + 0.6053 + 0.5798 + 0.7000 5.5022 22 0.2501
表2
像素的平均值计算 和 在25%的空气流在25毫升的颜色成分。

图8
传输光接收机RX1分析。

5。结果和讨论

本节介绍了气泡流的浓度配置文件在垂直管充满了被污染的水。五种泡沫流动条件选择一个泡沫流,双泡状流,和25%,50%,和100%的空气流。表3显示了气泡浓度条件和概要文件的一个泡沫和双泡沫流污染水。污染水的样本是由25毫升的绿色食品色素添加到管它包含3升的纯净水管道。本研究的局限性,实验不能进行体积高于25毫升,如30毫升或35毫升的绿色污染水。这是由于这样的事实,ICA无法正常行使独立的源信号自水样本太暗了。
气泡流 气泡的条件 浓度分布剖面图
一个泡沫
双气泡
表3
浓度曲线为单个气泡的条件和泡沫和泡沫污染水的两倍。
5.1。25%的空气开

实验进行了开放的四分之一阀允许25%体积的气体进入向上在垂直管,如图9。发射机电路接通,在虚拟仪器软件是运行应用ICA算法。的 使用Matlab软件计算价值进入逆矩阵 通过ICA的过程。


图9
25%的空气的条件。

表4显示的结果 值25%的空气流。气泡的位置估计通过分析的价值 。通过引用数学模型,讨论了在考虑气泡的存在,接收机电压的值 相比越来越高 在均匀流阶段。高价值的 有关 时不同的气泡存在。的属性 的结果是 矩阵和有影响的计算 参数。的值的范围 被认为是0.1以上。因此,泡沫应该是位于像素包含至少0.1。结果在表4转换浓度剖面如图10为了可视化泡沫的位置。粉色的浓度剖面表明,一些泡沫倾向于向上升管的边界虽然泡沫喷射器安装在管道的中心基地。图解的泡沫的运动图中可以看到11。除此之外,高像素管附近的边缘可能是由于接收器在管的外围的存在。因此,大多数的光可能会交叉管周围的像素的边缘。虽然平均值计算 价值管的外围仍高于其他地方。
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.166 0.190 0.181 0.125 0.159 0.200 0.250 0.589 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
0.000 0.000 0.000 0.194 0.480 0.129 0.147 0.156 0.124 0.131 0.131 0.107 0.132 0.270 0.446 0.000 0.000 0.000
0.000 0.000 0.093 0.211 0.155 0.111 0.098 0.079 0.067 0.088 0.092 0.067 0.116 0.130 0.162 0.303 0.000 0.000
0.000 0.211 0.211 0.140 0.106 0.106 0.100 0.098 0.068 0.082 0.071 0.067 0.073 0.075 0.052 0.110 0.110 0.000
0.000 0.229 0.159 0.098 0.096 0.105 0.099 0.069 0.076 0.073 0.072 0.089 0.059 0.088 0.059 0.068 0.069 0.000
0.154 0.140 0.128 0.095 0.077 0.102 0.082 0.089 0.089 0.095 0.076 0.059 0.075 0.052 0.041 0.045 0.049 0.015
0.124 0.121 0.095 0.110 0.111 0.077 0.091 0.090 0.089 0.074 0.071 0.063 0.083 0.061 0.054 0.044 0.043 0.062
0.140 0.079 0.097 0.099 0.099 0.084 0.079 0.062 0.130 0.059 0.093 0.049 0.070 0.058 0.047 0.039 0.048 0.057
0.121 0.070 0.068 0.091 0.074 0.092 0.094 0.069 0.077 0.061 0.074 0.056 0.064 0.052 0.048 0.044 0.029 0.024
0.194 0.077 0.069 0.071 0.077 0.098 0.033 0.127 0.017 0.093 0.056 0.061 0.070 0.054 0.034 0.041 0.035 0.035
0.157 0.070 0.051 0.073 0.089 0.040 0.083 0.058 0.097 0.066 0.074 0.045 0.072 0.045 0.038 0.032 0.032 0.052
0.099 0.065 0.062 0.074 0.049 0.078 0.075 0.066 0.076 0.081 0.060 0.055 0.068 0.048 0.047 0.028 0.026 0.055
0.064 0.067 0.054 0.053 0.062 0.069 0.072 0.083 0.072 0.066 0.087 0.065 0.071 0.047 0.050 0.034 0.031 0.030
0.000 0.076 0.068 0.045 0.068 0.064 0.077 0.053 0.105 0.079 0.058 0.081 0.079 0.043 0.067 0.041 0.050 0.000
0.000 0.069 0.094 0.072 0.061 0.041 0.065 0.062 0.045 0.104 0.049 0.074 0.088 0.061 0.052 0.039 0.027 0.000
0.000 0.000 0.074 0.081 0.068 0.067 0.054 0.048 0.054 0.056 0.085 0.064 0.055 0.087 0.073 0.013 0.000 0.000
0.000 0.000 0.000 0.083 0.147 0.098 0.052 0.070 0.055 0.036 0.088 0.092 0.058 0.132 0.056 0.000 0.000 0.000
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.069 0.075 0.140 0.082 0.049 0.075 0.148 0.088 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
表4
值25%的空气流。

图10
空气浓度剖面的25%。

图11
泡沫从底部向上运动。
5.2。50%的空气开

一半的阀门被打开在这个实验中如图12(一个)确保更多的泡沫插入管比第一个实验。的浓度剖面中泡状流如图12 (b)。的结果 值高于25%的风洞,泡沫从0.12到0.5的区间。这是由于光线的能量经历更多的衰减,泡沫就打断了模仿的光路(4)(6)。此外,泡沫也成为接近彼此当更多的气泡向上自管周围的空间是有限的和紧凑。因此,泡沫发生碰撞,产生额外的能源导致的价值 增加。

(一)”name=
(一)
(b)”name=
(b)
图12
(一)50%的空气孔的条件。(b)浓度剖面风洞的50%。
5.3。100%的空气开

在这个实验中,阀门全开,泡沫流动状态如图(13日)。泡沫的范围从0.2到0.5,这是一个增加介质相比,泡沫流动。泡沫可以看到图的位置13 (b)表明,大多数地区的管的横截面是由气泡占领。因此,系统中所有传感器可以检测到泡沫在高泡沫流动状态的存在。这个条件也创造了更多的泡沫比之间的碰撞中泡状流管中的空闲空间以来减少了气泡的加入。碰撞的泡沫影响阅读的增加价值 。

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(一)
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(b)
图13
(一)100%的空气孔的条件。(b)浓度剖面风洞的100%。

6。结论

摘要光学断层扫描系统使用ICA方法提出了估算气泡的分布在一个垂直的管道。系统被证明是其获取信息的能力在气泡浓度剖面没有令人不安的流程流管。泡状流的浓度配置文件数量调查五个不同流动条件下:一个泡沫,双泡沫,25%的空气,空气孔的50%,和100%的空气流速。ICA方法提高流程效率的巨大潜力可视化管道内的浓度配置文件。

附录

见表5- - - - - -9。
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.264 0.316 0.203 0.147 0.220 0.211 0.173 0.204 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
0.000 0.000 0.000 0.083 0.291 0.161 0.154 0.106 0.094 0.091 0.089 0.114 0.130 0.088 0.070 0.000 0.000 0.000
0.000 0.000 0.121 0.201 0.091 0.088 0.092 0.079 0.065 0.068 0.059 0.048 0.073 0.068 0.072 0.107 0.000 0.000
0.000 0.055 0.125 0.105 0.083 0.077 0.067 0.065 0.058 0.087 0.052 0.047 0.058 0.061 0.054 0.084 0.059 0.000
0.000 0.137 0.078 0.049 0.079 0.055 0.060 0.072 0.042 0.053 0.055 0.062 0.042 0.079 0.070 0.049 0.108 0.000
0.358 0.093 0.054 0.048 0.061 0.059 0.050 0.070 0.062 0.090 0.067 0.035 0.076 0.034 0.058 0.092 0.094 0.115
0.091 0.062 0.042 0.051 0.056 0.044 0.040 0.067 0.068 0.061 0.047 0.062 0.054 0.085 0.075 0.054 0.099 0.156
0.067 0.065 0.046 0.068 0.048 0.036 0.042 0.038 0.054 0.072 0.056 0.050 0.053 0.062 0.072 0.082 0.070 0.134
0.060 0.066 0.051 0.055 0.056 0.034 0.038 0.046 0.049 0.050 0.060 0.071 0.039 0.061 0.051 0.077 0.099 0.200
0.057 0.055 0.058 0.053 0.060 0.041 0.025 0.053 0.020 0.066 0.050 0.073 0.057 0.053 0.084 0.047 0.068 0.192
0.066 0.061 0.070 0.057 0.048 0.034 0.048 0.053 0.060 0.049 0.058 0.037 0.048 0.060 0.057 0.054 0.063 0.137
0.094 0.050 0.074 0.053 0.042 0.037 0.042 0.056 0.064 0.041 0.040 0.051 0.049 0.045 0.057 0.079 0.075 0.232
0.046 0.045 0.053 0.051 0.067 0.036 0.042 0.046 0.056 0.047 0.052 0.028 0.053 0.062 0.059 0.065 0.077 0.099
0.000 0.046 0.059 0.062 0.041 0.051 0.026 0.040 0.057 0.041 0.058 0.060 0.053 0.054 0.064 0.049 0.099 0.000
0.000 0.048 0.053 0.065 0.050 0.060 0.029 0.045 0.044 0.037 0.038 0.065 0.037 0.057 0.057 0.084 0.089 0.000
0.000 0.000 0.047 0.089 0.049 0.051 0.054 0.046 0.046 0.035 0.049 0.052 0.056 0.040 0.054 0.039 0.000 0.000
0.000 0.000 0.000 0.082 0.090 0.064 0.042 0.049 0.062 0.044 0.048 0.053 0.061 0.061 0.013 0.000 0.000 0.000
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.025 0.070 0.132 0.129 0.073 0.077 0.049 0.024 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
表5
25毫升的价值。
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.095 0.193 0.123 0.115 0.092 0.087 0.081 0.206 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
0.000 0.000 0.000 0.090 2.730 0.152 0.116 0.096 0.069 0.089 0.082 0.056 0.064 0.250 0.630 0.000 0.000 0.000
0.000 0.000 0.080 0.116 0.149 0.135 0.095 0.067 0.077 0.049 0.069 0.073 0.098 0.141 0.211 0.140 0.000 0.000
0.000 0.122 0.178 0.081 0.129 0.111 0.099 0.088 0.085 0.083 0.034 0.057 0.105 0.077 0.109 0.123 0.090 0.000
0.000 0.125 0.114 0.111 0.149 0.115 0.111 0.077 0.048 0.058 0.071 0.130 0.077 0.059 0.064 0.118 0.099 0.000
0.172 0.099 0.104 0.082 0.114 0.109 0.095 0.100 0.087 0.330 0.116 0.074 0.134 0.083 0.090 0.089 0.131 0.048
0.092 0.087 0.108 0.078 0.090 0.102 0.080 0.060 0.103 0.077 0.047 0.115 0.104 0.089 0.114 0.124 0.101 0.221
0.136 0.059 0.094 0.142 0.052 0.086 0.078 0.102 0.054 0.095 0.067 0.099 0.067 0.076 0.056 0.078 0.167 0.253
0.217 0.087 0.079 0.133 0.077 0.121 0.066 0.073 0.088 0.064 0.056 0.109 0.125 0.120 0.131 0.144 0.122 0.181
0.249 0.118 0.099 0.061 0.141 0.077 0.038 0.077 0.043 0.114 0.138 0.132 0.128 0.065 0.092 0.104 0.129 0.223
0.229 0.101 0.108 0.114 0.120 0.075 0.126 0.121 0.075 0.055 0.116 0.088 0.106 0.085 0.045 0.129 0.109 0.219
0.560 0.175 0.164 0.139 0.102 0.138 0.096 0.078 0.126 0.122 0.110 0.062 0.068 0.087 0.110 0.082 0.113 0.548
0.411 0.218 0.122 0.104 0.139 0.146 0.161 0.112 0.070 0.090 0.053 0.056 0.057 0.084 0.103 0.100 0.115 0.268
0.000 0.268 0.223 0.092 0.106 0.120 0.127 0.049 0.113 0.145 0.080 0.079 0.099 0.146 0.117 0.153 0.274 0.000
0.000 0.163 0.220 0.252 0.111 0.102 0.114 0.101 0.065 0.110 0.064 0.094 0.118 0.134 0.124 0.168 0.152 0.000
0.000 0.000 0.139 0.176 0.175 0.134 0.101 0.125 0.085 0.085 0.096 0.123 0.121 0.120 0.159 0.049 0.000 0.000
0.000 0.000 0.000 0.140 0.198 0.179 0.157 0.173 0.158 0.107 0.161 0.150 0.154 0.183 0.050 0.000 0.000 0.000
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.115 0.207 0.430 0.721 0.526 0.304 0.170 0.058 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
表6
一个泡沫流的价值。
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.196 0.508 0.109 0.070 0.119 0.089 0.555 0.158 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
0.000 0.000 0.000 0.091 0.195 0.122 0.126 0.087 0.061 0.067 0.069 0.059 0.075 0.090 0.086 0.000 0.000 0.000
0.000 0.000 0.134 0.221 0.096 0.106 0.078 0.062 0.072 0.045 0.063 0.067 0.055 0.048 0.055 0.030 0.000 0.000
0.000 0.139 0.191 0.122 0.075 0.081 0.061 0.058 0.050 0.079 0.044 0.056 0.046 0.063 0.050 0.056 0.017 0.000
0.000 0.218 0.135 0.085 0.068 0.089 0.060 0.058 0.042 0.048 0.044 0.053 0.025 0.068 0.038 0.048 0.058 0.000
0.185 0.161 0.124 0.071 0.071 0.089 0.044 0.067 0.065 0.041 0.078 0.044 0.052 0.035 0.049 0.059 0.065 0.044
0.121 0.153 0.081 0.065 0.095 0.077 0.044 0.038 0.065 0.028 0.041 0.065 0.039 0.046 0.052 0.039 0.068 0.091
0.154 0.108 0.090 0.095 0.068 0.059 0.062 0.050 0.155 0.037 0.040 0.039 0.051 0.050 0.050 0.045 0.046 0.076
0.140 0.111 0.102 0.082 0.075 0.041 0.150 0.043 0.053 0.039 0.043 0.040 0.069 0.058 0.046 0.040 0.052 0.085
0.204 0.115 0.089 0.060 0.084 0.049 0.037 0.073 0.021 0.055 0.052 0.073 0.067 0.078 0.036 0.043 0.057 0.105
0.213 0.135 0.073 0.066 0.085 0.045 0.042 0.050 0.058 0.074 0.061 0.046 0.070 0.081 0.071 0.044 0.041 0.072
0.284 0.117 0.114 0.108 0.063 0.066 0.062 0.080 0.065 0.094 0.040 0.064 0.050 0.055 0.080 0.068 0.058 0.118
0.222 0.149 0.075 0.083 0.094 0.046 0.063 0.056 0.041 0.057 0.093 0.063 0.079 0.084 0.073 0.122 0.104 0.091
0.000 0.206 0.131 0.098 0.070 0.078 0.056 0.064 0.057 0.055 0.075 0.057 0.055 0.078 0.084 0.078 0.115 0.000
0.000 0.138 0.118 0.145 0.089 0.100 0.050 0.058 0.047 0.040 0.057 0.062 0.054 0.057 0.070 0.098 0.050 0.000
0.000 0.000 0.084 0.131 0.104 0.082 0.061 0.063 0.071 0.068 0.062 0.068 0.054 0.076 0.121 0.049 0.000 0.000
0.000 0.000 0.000 0.091 0.094 0.123 0.071 0.056 0.044 0.062 0.071 0.076 0.108 0.104 0.039 0.000 0.000 0.000
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.082 0.131 0.094 0.113 0.096 0.149 0.129 0.028 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
表7
双气泡流的价值。
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.062 0.224 0.497 0.573 0.770 0.875 1.261 3.137 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
0.000 0.000 0.000 0.233 0.403 0.266 0.365 0.387 0.249 0.345 0.436 0.296 0.410 0.752 0.892 0.000 0.000 0.000
0.000 0.000 0.340 0.366 0.210 0.274 0.284 0.297 0.241 0.266 0.201 0.176 0.200 0.255 0.419 0.931 0.000 0.000
0.000 0.139 0.360 0.200 0.153 0.276 0.257 0.220 0.190 0.241 0.184 0.169 0.188 0.187 0.145 0.340 0.648 0.000
0.000 0.190 0.295 0.193 0.286 0.153 0.312 0.166 0.145 0.187 0.091 0.134 0.146 0.143 0.152 0.153 0.301 0.000
0.330 0.355 0.245 0.169 0.227 0.231 0.181 0.218 0.185 0.164 0.112 0.165 0.118 0.090 0.134 0.131 0.064 0.032
0.406 0.240 0.168 0.192 0.228 0.157 0.186 0.118 0.166 0.116 0.118 0.106 0.079 0.118 0.098 0.058 0.088 0.059
0.349 0.277 0.258 0.187 0.159 0.185 0.155 0.160 0.153 0.088 0.115 0.069 0.090 0.106 0.043 0.065 0.066 0.052
0.455 0.301 0.154 0.212 0.174 0.127 0.139 0.100 0.087 0.081 0.072 0.094 0.085 0.072 0.045 0.091 0.045 0.076
0.704 0.236 0.200 0.130 0.108 0.153 0.072 0.143 0.035 0.110 0.073 0.092 0.089 0.075 0.048 0.079 0.051 0.059
0.670 0.171 0.206 0.160 0.151 0.107 0.111 0.111 0.114 0.066 0.107 0.044 0.069 0.040 0.079 0.069 0.047 0.028
0.595 0.232 0.165 0.100 0.107 0.089 0.138 0.087 0.101 0.075 0.076 0.071 0.052 0.061 0.092 0.048 0.049 0.048
0.341 0.186 0.157 0.163 0.105 0.108 0.134 0.118 0.094 0.082 0.077 0.071 0.082 0.070 0.105 0.051 0.067 0.033
0.000 0.240 0.219 0.158 0.102 0.122 0.104 0.099 0.096 0.096 0.116 0.052 0.073 0.085 0.121 0.098 0.115 0.000
0.000 0.252 0.223 0.196 0.136 0.116 0.088 0.094 0.076 0.100 0.064 0.104 0.101 0.091 0.070 0.043 0.027 0.000
0.000 0.000 0.077 0.232 0.217 0.134 0.103 0.075 0.090 0.075 0.075 0.059 0.108 0.099 0.110 0.031 0.000 0.000
0.000 0.000 0.000 0.151 0.564 0.188 0.105 0.092 0.075 0.047 0.039 0.035 0.068 0.129 0.069 0.000 0.000 0.000
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.130 0.097 0.226 0.104 0.053 0.045 0.043 0.048 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
表8
值50%的空气流。
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.055 0.141 0.188 0.258 0.506 0.450 0.490 0.682 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
0.000 0.000 0.000 0.080 0.156 0.136 0.170 0.238 0.180 0.207 0.204 0.253 0.453 0.253 0.315 0.000 0.000 0.000
0.000 0.000 0.059 0.144 0.161 0.212 0.177 0.127 0.201 0.195 0.186 0.193 0.304 0.290 0.406 1.011 0.000 0.000
0.000 0.344 0.207 0.204 0.151 0.161 0.160 0.130 0.127 0.094 0.133 0.180 0.175 0.267 0.238 0.413 0.246 0.000
0.000 0.508 0.171 0.140 0.112 0.097 0.105 0.107 0.099 0.066 0.120 0.180 0.078 0.274 0.217 0.299 0.287 0.000
0.501 0.318 0.245 0.213 0.198 0.238 0.198 0.165 0.146 0.175 0.183 0.158 0.211 0.166 0.237 0.354 0.383 0.362
0.207 0.158 0.133 0.154 0.193 0.135 0.170 0.179 0.193 0.115 0.104 0.126 0.139 0.185 0.230 0.300 0.432 0.685
0.246 0.136 0.184 0.179 0.146 0.149 0.158 0.121 0.065 0.121 0.212 0.227 0.190 0.252 0.188 0.183 0.323 0.478
0.240 0.133 0.141 0.168 0.126 0.144 0.148 0.134 0.182 0.156 0.162 0.142 0.201 0.176 0.251 0.274 0.342 0.756
0.282 0.165 0.129 0.172 0.162 0.154 0.102 0.132 0.120 0.197 0.244 0.215 0.177 0.130 0.212 0.323 0.345 1.076
0.336 0.200 0.186 0.154 0.133 0.101 0.138 0.182 0.159 0.126 0.187 0.153 0.241 0.238 0.176 0.226 0.336 0.704
0.377 0.169 0.170 0.146 0.114 0.190 0.143 0.175 0.170 0.217 0.172 0.176 0.144 0.155 0.247 0.186 0.385 1.158
0.309 0.190 0.157 0.152 0.162 0.119 0.168 0.139 0.099 0.144 0.202 0.191 0.172 0.181 0.238 0.385 0.339 0.513
0.000 0.327 0.194 0.146 0.140 0.170 0.177 0.165 0.202 0.125 0.154 0.155 0.152 0.280 0.337 0.193 0.443 0.000
0.000 0.060 0.173 0.160 0.158 0.201 0.118 0.184 0.138 0.156 0.151 0.124 0.178 0.301 0.222 0.331 0.207 0.000
0.000 0.000 0.131 0.266 0.154 0.134 0.126 0.148 0.127 0.139 0.165 0.116 0.270 0.246 0.343 0.174 0.000 0.000
0.000 0.000 0.000 0.146 0.184 0.168 0.174 0.158 0.183 0.151 0.155 0.234 0.392 0.287 0.088 0.000 0.000 0.000
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.112 0.190 0.201 0.256 0.342 0.636 0.570 0.190 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
表9
值100%的空气流。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者希望承认中国高等教育的帮助下,马来西亚,马来西亚各种大学GUP研究投票05 h67提供资金和资源,开展本研究。

引用

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