CN111398371A - 一种相含率测量方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种相含率测量方法及装置，根据待测量体系轮廓特征以及相介质特征，确定填补区结构；根据所述填补区结构，确定敏感场矩阵；根据所述敏感场矩阵和归一化电容值，得到相含率空间截面分布图。本发明实施例通过填补法和电容层析成像填补成像测量，结构简单，使用方便，同时能够提高准确度，能够适应一般非规则几何形状容器中的多相物质体系中的静态/动态相含率的测量。

Description

一种相含率测量方法及装置
技术领域
本发明涉及相含率测量领域，具体涉及一种相含率测量方法及装置。
背景技术
多相体系中相含率非接触测量方法，尤其是动态条件下的测量方法对多相化工反应器性能研究非常重要，例如气固流化床中颗粒浓度测量是气固反应器的反应能力设计和放大研究中最关键的基础反应器性能参数。
电容层析成像法作为一种多相体系中相含率的典型非侵入式测量方法，已在化工流化床、石油管道流、颗粒包覆反应器等得到广泛应用。均对应的多是规则圆柱或圆锥结构以及低密度颗粒，对于不规则结构体中相含率测量较少涉及，因为现有的电容层析方法根本无法对不规则几何形状进行测量。
电容层析成像测量分三个主要步骤，即电极探测、数据采集和图像重构。电极布置分极板外置有隔离电极、极板外置无隔离电极、极板内置有隔离电极和极板内置无隔离电极四种。极板布置不同，其应用场合不同。电极的大小即极板覆盖率影响很大，太小无法满足测量电容值得需求，太大则因为“三维弱化效应”导致测量不准，但所有极板布置均需要安装在规则形几何状的结构上。
因此，如何实现对不规则几何形状进行测量，同时保证重构图像的精确度，成为亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供一种相含率测量方法及装置。
第一方面，本发明实施例提供一种相含率测量方法，包括：
根据待测量体系轮廓特征以及相介质特征，确定填补区结构；
根据所述填补区结构，确定敏感场矩阵；
根据所述敏感场矩阵和归一化电容值，得到相含率空间截面分布图。
可选地，所述根据待测量体系轮廓特征以及相介质特征，确定填补区结构包括：
根据不规则图形进行数学建模，并赋予材料属性并进行不规则填补区形状提取，根据所述材料属性、所述不规则填补区形状和待测量体系的最小外接规则形状确定填补区厚度和形状特征。
可选地，所述填补区介质的介电常数与待测物体的介电常数相同；
所述填补区填补后的外形结构为圆柱体、圆台体、圆锥体或长方体；
所述归一化电容值为去噪后的电容值。
可选地，所述根据所述敏感场矩阵和归一化电容值，得到相含率空间截面分布图包括:
根据逐次逼近算法分解所述敏感场矩阵得到测量区矩阵和填充区矩阵；
根据所述测量区矩阵和所述填充区矩阵得到相含率空间截面分布图。
可选地，所述逐次逼近算法为：
Figure BDA0002441176040000021
其中，N为填充区和测量区中的数据点总数，m表示填充区数据点的个数，S1表示填充区对应的敏感场，S2表示测量区对应的敏感场，G1表示填充区对应的介电常数分布，G2表示测量区对应的，λ测量为测量区物体引起的电容值矩阵，λ厚壁为填充区物体引起的电容值矩阵，λa×1为归一化电容值矩阵，其中下标a为测量电极数n的函数，a＝n*(n-1)/2，n为测量电极数。
可选地，所述根据所述测量区矩阵和所述填充区矩阵得到相含率空间截面分布图后，所述方法还包括：
根据调节松弛因子，对相含率空间截面分布图进行优化。
可选地，所述根据调节松弛因子，对相含率空间截面分布图进行优化包括：
根据公式Gk＝P[c1·Gk-1+c2·αkST(λ-SGk-1)]，对相含率空间截面分布图进行优化；
其中，c1和c2为松弛因子参数，αk为根据最大特征值约束与二范数法计算得到的参数，Gk为第K次优化的介电常数分布，λ为归一化电容值矩阵，函数P可用公式
Figure BDA0002441176040000031
来表示，x为自变量，f(x)为x的因变量。
第二方面，本发明实施例提供一种相含率测量装置，包括：
第一处理模块，用于根据待测量体系轮廓特征以及相介质特征，确定填补区结构；
第二处理模块，用于根据所述填补区结构，确定敏感场矩阵；
第三处理模块，用于根据所述敏感场矩阵和归一化电容值，得到相含率空间截面分布图。
第三方面本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以上任一项所述的相含率测量方法的步骤。
第四方面本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以上任一项所述的相含率测量方法的步骤。
本实施例通过填补法和电容层析成像填补成像测量，结构简单，使用方便，同时能够提高准确度，能够适应一般非规则几何形状容器中的多相物质体系中的静态/动态相含率的测量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种相含率测量方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的填补法一般性原理示意图；
图3为本发明实施例提供的分解矩阵-降维算法原理示意图；
图4为基于填补法电容层析成像测量气固流化床底部非规则处某一横截面固含率分布的示意图；
图5为本发明实施例提供的有限元软件COMSOL建模求解敏感场示意图；
图6为本发明实施例提供的部分敏感场计算结果示意图；
图7为本发明实施例提供的三气泡重构结果及优化参数示意图；
图8为本发明实施例提供的一种相含率测量装置的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例提供的一种相含率测量方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
S101：根据待测量体系轮廓特征以及相介质特征，确定填补区结构。
其中，所述待测量体系轮廓特征为可填充区域的厚度及几何形状。
所述填补区介质为用于装填填补的介质，其介电常数已知。
所述填补区结构为测量区和填补区合成的结构，包括形状和介质特征。
S102：根据所述填补区结构，确定敏感场矩阵。
其中，所述敏感场矩阵表示填补区结构对应的敏感场，可与对应介电常数分布一起用于反映测量区和填补区物体引起的电容变化值。
S103：根据所述敏感场矩阵和归一化电容值，得到相含率空间截面分布图。
其中，所述归一化电容值为调整到规定的标准形式的电容值。
所述相含率空间截面分布图用于反映多相体系中相含率的分布情况。
具体地，首先设计填补装置，待测量区域为非规则复杂结构时，本发明实施例会根据实际情况选择适合的填补区厚度，再装填填补介质形成一个外形规则的填补装置。
再进行电容层析成像填补成像，使用有限元软件进行建模，根据外形规则的填补装置，设定测量区和填充区材料，设定静电物理场，设置循环边界条件，计算敏感场，确定测量区矩阵和填充区矩阵，并获取电极对间的电容值。
再进行图像重构还原待测截面浓度分布，在电容层析成像填补成像中，图像重构算法是成像的关键步骤，与一般厚壁问题相比，填充区产生的厚壁是已知的，且可以进行置换。因此可利用填充区的位置及其介电常数分布作为已知条件，根据敏感场矩阵和归一化电容值，利用等价的边界条件求解测量区矩阵，最终得到相含率空间截面分布图。
本实施例通过填补法和电容层析成像填补成像测量，结构简单，使用方便，同时提高准确度，能够适应一般非规则几何形状容器中的多相物质体系中的静态/动态相含率的测量。
进一步地，在上述发明实施例的基础上，所述根据待测量体系轮廓特征以及相介质特征，确定填补区结构包括：
根据不规则图形进行数学建模，并赋予材料属性并进行不规则填补区形状提取，根据所述材料属性、所述不规则填补区形状和待测量体系的最小外接规则形状确定填补区厚度和形状特征。
具体地，填补法是将复杂结构转化成规则圆柱后进行测量的方法，电容层析成像具有中心信号弱四周信号强的特性，且随测量区半径增大中心信号强度减小，因此填补区厚度不能太厚，一般选择为不规则图形的最小外接规则形状作为填充区的内壁，进而确定填补区厚度。
本实施例通过选择为不规则图形的外部轮廓作为最小外接规则填充区的内壁，进而确定填补区厚度，能够使得电容层析成像填补成像测量的中心信号强度较强。
进一步地，在上述发明实施例的基础上，所述填补区介质的介电常数与待测物体的介电常数相同；
所述填补区填补后的外形结构为圆柱体、圆台体、圆锥体或长方体；
所述归一化电容值为去噪后的电容值。
其中所述介电常数是原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值。
具体地，介电常数分布会影响电势分布从而影响测量结果，填补区介质的介电常数与待测两相体系中其中高的介电常数那一相相等(近)时，测量结果较优。
选择填补区填补后的外形结构为圆柱体、圆台体、圆锥体或长方体，方便电容层析成像电极的安装，进而方便获取电极对间的电容值。
归一化电容值为去噪后的电容值，电容归一化处理时，减去的低介电常数对应的电容值为带有填充区结构计算得到的电容值，能够得到准确的归一化电容值。
本实施例通过填补区介质和填补区结构的选择与归一化电容值去噪处理，能够使得填补区结构简单，使用方便，同时图像重构准确度提高。
进一步地，在上述发明实施例的基础上，所述根据所述敏感场矩阵和归一化电容值，得到相含率空间截面分布图包括:
根据逐次逼近算法分解所述敏感场矩阵得到测量区矩阵和填充区矩阵；
根据所述测量区矩阵和所述填充区矩阵得到相含率空间截面分布图。
具体地，使用基于分解矩阵思想的图像重构算法还原待测截面浓度分布，在电容层析成像填补成像中，图像重构算法是成像的关键步骤。与一般厚壁问题相比，填补区产生的厚壁是已知的，且可以进行置换。因此可利用填补区的位置及其介电常数分布作为已知条件，在基于逐次逼近Landweber算法上分解填充区对应的矩阵与测量区矩阵，由于图像重构算法本质是求解不适定问题，因此将分离出来的填充区矩阵去除，利用等价的边界条件求解测量区矩阵，从而达到降维求解的目的，最终得到相含率空间截面分布图。
本实施例通过基于分解矩阵思想的图像重构算法还原待测截面浓度分布，能够达到降维求解的目的，提高非规则几何形状容器中的多相物质体系中的静态/动态相含率的测量效率。
进一步地，在上述发明实施例的基础上，所述逐次逼近算法为：
Figure BDA0002441176040000071
其中，N为填充区和测量区中的数据点总数，m表示填充区数据点的个数，S1表示填充区对应的敏感场，S2表示测量区对应的敏感场，G1表示填充区对应的介电常数分布，G2表示测量区对应的，λ测量为测量区物体引起的电容值矩阵，λ厚壁为填充区物体引起的电容值矩阵，λa×1为归一化电容值矩阵，其中下标a为测量电极数n的函数，a＝n*(n-1)/2，n为测量电极数。
具体地，以电极(n＝12)单电极激励为例，分解矩阵算法如下：
Figure BDA0002441176040000072
S2G2＝λ测量-S1G1＝b
根据分解矩阵算法得到测量区物体引起的电容变化值，其中，b表示剔除填充区引起的电容变化值后的电容值，即仅由测量区物体引起的电容变化值。
本实施例通过基于分解矩阵思想的图像重构算法还原待测截面浓度分布，能够提高非规则几何形状容器中的多相物质体系中的静态/动态相含率的测量效率。
进一步地，在上述发明实施例的基础上，所述根据所述测量区矩阵和所述填充区矩阵得到相含率空间截面分布图后，所述方法还包括：
根据调节松弛因子，对相含率空间截面分布图进行优化。
具体地，使用调节松弛因子优化基于分解矩阵思想的图像重构算法，使得相含率空间分布测量更准确，通过调节松弛因子或建立非线性的敏感场响应场进行图像优化。
本实施例通过根据调节松弛因子，对相含率空间截面分布图进行优化，能够使得相含率空间分布测量更准确。
进一步地，在上述发明实施例的基础上，所述根据调节松弛因子，对相含率空间截面分布图进行优化包括：
根据公式Gk＝P[c1·Gk-1+c2·αkST(λ-SGk-1)]，对相含率空间截面分布图进行优化；
其中，c1和c2为松弛因子参数，αk为根据最大特征值约束与二范数法计算得到的参数，Gk为第K次优化的介电常数分布，λ为归一化电容值矩阵，函数P可用公式
Figure BDA0002441176040000081
来表示，x为自变量，f(x)为x的因变量。
具体地，使用调节松弛因子优化基于分解矩阵思想的图像重构算法，详细地通过公式Gk＝P[c1·Gk-1+c2·αkST(λ-SGk-1)]对相含率空间截面分布图进行优化，使得相含率空间分布测量更准确，通过调节松弛因子或建立非线性的敏感场响应场进行图像优化。
本实施例通过根据调节松弛因子，对相含率空间截面分布图进行优化，能够使得相含率空间分布测量更准确。
基于填补法和分解矩阵算法的电容层析成像测量方法包括如下六个步骤：
步骤一：图2为本发明实施例提供的填补法一般性原理示意图，如图2所示，确定填补区厚度，填补法是将复杂结构转化成规则圆柱后进行测量的方法。电容层析成像成像具有中心信号弱四周信号强的特性，且随测量区半径增大中心信号强度减小，因此填补区厚度不能太厚。
步骤二：选择填补区介质，介电常数分布会影响电势分布从而影响测量结果，填补区介质的介电常数与待测两相体系中其中高的介电常数那一相相等(近)时，测量结果较优。
步骤三：确定填补区厚度与介质后，应根据复杂结构设计一个外形规则的填补装置用于装填填补介质，优选为规则圆柱形状，方便电容层析成像电极的安装。
步骤四：电容层析成像填补成像，使用有限元软件进行建模。选定几何模型，设定测量区和填充区材料，设定静电物理场，设置循环边界条件，计算敏感场，确定测量区矩阵和填充区矩阵。获得电容值，根据下述步骤五获得介电常数重构图像，即相含率空间截面分布图。
步骤五：图3为本发明实施例提供的分解矩阵-降维算法原理示意图，如图3所示，使用基于分解矩阵思想的图像重构算法还原待测截面浓度分布，在电容层析成像填补成像中，图像重构算法是成像的关键步骤。与一般厚壁问题相比，填充区产生的厚壁是已知的，且可以进行置换。因此可利用填充区的位置及其介电常数分布作为已知条件，在基于Landweber的算法上分解填充区对应的矩阵与测量区矩阵。由于图像重构算法本质是求解不适定问题。因此将分离出来的填充区矩阵去除，利用等价的边界条件求解测量区矩阵，从而达到降维求解的目的。
以电极(n＝12)单电极激励为例，分解矩阵算法如下：
Figure BDA0002441176040000091
S2G2＝λ测量-S1G1＝b
其中，m表示填充区数据点的个数，S1表示填充区对应的敏感场，S2表示测量区对应的敏感场，G1表示填充区对应的介电常数分布，G2表示测量区对应的，λ测量为测量区物体引起的电容值矩阵，λ厚壁为填充区物体引起的电容值矩阵，λ66×1为归一化电容值矩阵，b表示剔除填充区引起的电容变化值后的电容值，即仅由测量区物体引起的电容变化值。
步骤六：使用调节松弛因子优化基于分解矩阵思想的图像重构算法，使得相含率空间分布测量更准确。
针对分解矩阵算法求解的优化措施：可通过调节松弛因子或建立非线性的敏感场响应场进行图像优化，即：
Gk＝P[c1·Gk-1+c2·αkST(λ-SGk-1)]
其中，c1和c2为松弛因子参数，αk为根据最大特征值约束与二范数法计算得到的参数，Gk为第K次优化的介电常数分布，λ为归一化电容值矩阵，函数P可用公式
Figure BDA0002441176040000092
来表示，x为自变量，f(x)为x的因变量。
图4为本发明实施例提供的基于填补法电容层析成像测量气固流化床底部非规则处某一横截面固含率分布的示意图，如图4所示。提供的基于填补法和分解矩阵算法的电容层析成像测量方法，结构简单，使用方便，同时保证了重构图像的精确度，能够适应一般非规则几何形状容器中的多相物质体系中的静态/动态相含率测量的需要。
以静态模拟的三气泡流的图像重构对以上方法和思想进行进一步解释。
第一步：利用有限元软件COMSOL建模求解敏感场，图5为本发明实施例提供的有限元软件COMSOL建模求解敏感场示意图，如图5所示，在COMSOL几何模块创建几何模型，在材料模块，给厚壁区的介电常数设定为27，测量区与屏蔽区介电常数设定为1，无待测物体，在物理场模块选择静电场，并让屏蔽区***接地。
图6为本发明实施例提供的部分敏感场计算结果示意图，如图6所示，通过MATLAB脚本对12个电极设定循环激励边界条件，激励电压为1V，在网格模块划分网格，在结果处导出电场强度进行敏感场计算，得到敏感场计算结果。
第二步：计算机实验得到三气泡流测量电容，在COMSOL中进行建模，分别建立几何模块为：测量区介电常数为1；测量区介电常数为27；测量区三气泡介电常数为27，其余空间为1的几何模型，其他设定同1，进行计算。在结果模块对电极进行电荷密度线积分，得到电极对间的电容值。
第三步：图7为本发明实施例提供的三气泡重构结果及优化参数示意图，如图7所示，通过分解矩阵算法进行编程，输入值为归一化电容和敏感场矩阵，输出值为介电常数分布，再通过浓度模型将介电常数分布转化为重构图像，此过程可以通过调节松弛因子优化重构图像。
图8为本发明实施例提供的一种相含率测量装置的结构示意图，如图8所示：
第一处理模块801，用于根据待测量体系轮廓特征以及相介质特征，确定填补区结构；
第二处理模块802，用于根据所述填补区结构，确定敏感场矩阵；
第三处理模块803，用于根据所述敏感场矩阵和归一化电容值，得到相含率空间截面分布图。
本实施例通过填补法和电容层析成像填补成像测量，结构简单，使用方便，同时准确度提高，能够适应一般非规则几何形状容器中的多相物质体系中的静态/动态相含率的测量。
进一步地，在上述实施例基础上，所述根据待测量体系轮廓特征以及相介质特征，确定填补区结构包括：
根据不规则图形进行数学建模，并赋予材料属性并进行不规则填补区形状提取，根据所述材料属性、所述不规则填补区形状和待测量体系的最小外接规则形状确定填补区厚度和形状特征。
进一步地，在上述实施例基础上，所述填补区介质的介电常数与待测物体的介电常数相同；
所述填补区填补后的外形结构为圆柱体、圆台体、圆锥体或长方体；
所述归一化电容值为去噪后的电容值。
进一步地，在上述实施例基础上，所述根据所述敏感场矩阵和归一化电容值，得到相含率空间截面分布图包括:
根据逐次逼近算法分解所述敏感场矩阵得到测量区矩阵和填充区矩阵；
根据所述测量区矩阵和所述填充区矩阵得到相含率空间截面分布图。
进一步地，在上述实施例基础上，所述逐次逼近算法为：
Figure BDA0002441176040000111
其中，N为填充区和测量区中的数据点总数，m表示填充区数据点的个数，S1表示填充区对应的敏感场，S2表示测量区对应的敏感场，G1表示填充区对应的介电常数分布，G2表示测量区对应的，λ测量为测量区物体引起的电容值矩阵，λ厚壁为填充区物体引起的电容值矩阵，λa×1为归一化电容值矩阵，其中下标a为测量电极数n的函数，a＝n*(n-1)/2，n为测量电极数。
进一步地，在上述实施例基础上，所述装置还包括：
第四处理模块，用于根据调节松弛因子，对相含率空间截面分布图进行优化。
进一步地，在上述实施例基础上，所述根据调节松弛因子，对相含率空间截面分布图进行优化包括：
根据公式Gk＝P[c1·Gk-1+c2·αkST(λ-SGk-1)]，对相含率空间截面分布图进行优化；
其中，c1和c2为松弛因子参数，αk为根据最大特征值约束与二范数法计算得到的参数，Gk为第K次优化的介电常数分布，λ为归一化电容值矩阵，函数P可用公式
Figure BDA0002441176040000121
来表示，x为自变量，f(x)为x的因变量。
本实施例所述的相含率测量装置可以用于执行上述对应的方法实施例，其原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图9示例了电子设备的实体结构示意图，如图9所示，该电子设备可以包括：处理器(Processor)901、存储器(Memory)902、通信接口(Communications Interface)903和通信总线904，其中，处理器901，存储器902，通信接口903通过通信总线904完成相互间的通信。处理器901可以调用存储器902中的逻辑指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：根据待测量体系轮廓特征以及相介质特征，确定填补区结构；根据所述填补区结构，确定敏感场矩阵；根据所述敏感场矩阵和归一化电容值，得到相含率空间截面分布图。
此外，上述的存储器902中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例还提供非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括根据待测量体系轮廓特征以及相介质特征，确定填补区结构；根据所述填补区结构，确定敏感场矩阵；根据所述敏感场矩阵和归一化电容值，得到相含率空间截面分布图。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种相含率测量方法，其特征在于，包括：
根据待测量体系轮廓特征以及相介质特征，确定填补区结构；
根据所述填补区结构，确定敏感场矩阵；
根据所述敏感场矩阵和归一化电容值，得到相含率空间截面分布图。
2.根据权利要求1所述的相含率测量方法，其特征在于，所述根据待测量体系轮廓特征以及相介质特征，确定填补区结构包括：
根据不规则图形进行数学建模，并赋予材料属性并进行不规则填补区形状提取，根据所述材料属性、所述不规则填补区形状和待测量体系的最小外接规则形状确定填补区厚度和形状特征。
3.根据权利要求1所述的相含率测量方法，其特征在于，
所述填补区介质的介电常数与待测物体的介电常数相同；
所述填补区被填补后的外形结构为圆柱体、圆台体、圆锥体或长方体；
所述归一化电容值为去噪后的电容值。
4.根据权利要求1所述的相含率测量方法，其特征在于，所述根据所述敏感场矩阵和归一化电容值，得到相含率空间截面分布图包括:
根据逐次逼近算法分解所述敏感场矩阵得到测量区矩阵和填充区矩阵；
根据所述测量区矩阵和所述填充区矩阵得到相含率空间截面分布图。
5.根据权利要求4所述的相含率测量方法，其特征在于，所述逐次逼近算法为：
Figure FDA0002441176030000011
其中，N为填充区和测量区中的数据点总数，m表示填充区数据点的个数，S1表示填充区对应的敏感场，S2表示测量区对应的敏感场，G1表示填充区对应的介电常数分布，G2表示测量区对应的，λ测量为测量区物体引起的电容值矩阵，λ厚壁为填充区物体引起的电容值矩阵，λa×1为归一化电容值矩阵，其中下标a为测量电极数n的函数，a＝n*(n-1)/2，n为测量电极数。
6.根据权利要求4所述的相含率测量方法，其特征在于，所述根据所述测量区矩阵和所述填充区矩阵得到相含率空间截面分布图后，所述方法还包括：
根据调节松弛因子，对相含率空间截面分布图进行优化。
7.根据权利要求6所述的相含率测量方法，其特征在于，所述根据调节松弛因子，对相含率空间截面分布图进行优化包括：
根据公式Gk＝P[c1·Gk-1+c2·αkST(λ-SGk-1)]，对相含率空间截面分布图进行优化；
其中，c1和c2为松弛因子参数，αk为根据最大特征值约束与二范数法计算得到的参数，Gk为第K次优化的介电常数分布，λ为归一化电容值矩阵，函数P可用公式
Figure FDA0002441176030000021
来表示，x为自变量，f(x)为x的因变量。
8.一种相含率测量装置，其特征在于，包括：
第一处理模块，用于待测量体系轮廓特征以及相介质特征，确定填补区结构；
第二处理模块，用于根据所述填补区结构，确定敏感场矩阵；
第三处理模块，用于根据所述敏感场矩阵和归一化电容值，得到相含率空间截面分布图。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述的相含率测量方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的相含率测量方法的步骤。
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