CN1344929A - 用于气/液两相管流监测的电阻层析成象仪及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于气/液两相管流监测的电阻层析成象仪及监测方法。它包括电极阵列传感器、一个数据采集***、用于控制、图象计算和图象显示的计算机;其中传感器的N个电极等间距地安装于被测管道内壁周围,电极表面与管道内被测媒体接触,电极的信号输出端与数据采集电路中的电压缓冲与电流驱动单元电连接,计算机与数据采集电路电连接,计算机控制整个仪器的工作。该ERT的检测仪检测对象扩展到各种连续相导电的气/液两相管流。

Description

用于气/液两相管流监测的电阻层析成象仪及监测方法

本发明涉及一种两相/多相管流的监测装置和监测技术，特别是利用电阻层析成象(Electrical Resistance Tomography，简称ERT)技术的用于两相管流动态监测的电阻层析成象仪及监测方法。

两相/多相流动的测量问题主要包括以下内容：流态识别，分相含率，分相流速及分相的瞬时、累计流量等。由于两相/多相流动的复杂性导致其测量的困难性。目前所采用的测量技术还未能获得令人十分满意的结果。两相/多相流检测技术仍然是一个在国内外都急待研究和探索的领域。

ERT技术是一种速度快、成本低、无辐射污染、无扰动的过程层析技术，适用于对连续相具有导电性的对象的观测。由于能提供被测对象的截面相分布图象，ERT技术自诞生之日起就被期待着用于解决两相/多相流的检测问题。目前已有ERT技术应用于两相/多相流在线监测的尝试，如参考文献1：Loh W.W.et al，Using ERT for Multi-Phase Flow Monitioring，1st World Congress on IndustrialProcess Tomography，Buxton，Greater Manchester，April 14-17，1999，pp47-53中所描述的，英国曼彻斯特理工学院进行了ERT技术对垂直和倾斜管中固/液两相流动的监测实验，结果很鼓舞人心。但迄今为止尚没有ERT技术成功用于气/液两相水平管流在线监测的报道。原因是ERT技术要求敏感电极与被测媒质有连续的电的接触，而已有传感器结构上的缺点，造成气/液两相水平管流中电极经常会接触到不导电的气相，从而使得ERT***不能工作。

已有传感器结构如图1所示，结合图1简单介绍一下ERT的基本原理，传感器N个电极等间距安装于被测管道周围，电极表面与管道内被测媒质接触。***工作时，首先选择一对相邻电极施加激励电流，在被测媒质中建立起敏感场，形成一定的电位分布；然后测量所有的非激励电极构成的相邻电极对上的电压(一次激励可以测得N-3个电压)；再切换激励电流到下一个相邻电极对，又测得N-3个边界电压；直至所有的相邻电极对都激励过。最后可以得到N(N-3)个测量电压。当场域内电导率分布变化时，测量电压也会随之变化。测量电压的变化反映了场域内电导率的变化，采用适当的图象重建算法，可以根据测量电压反算出被测对象内的电导率分布或反映了电导率分布的灰度分布。因为不同媒质具有不同的电导率，于是可以得到被测对象内的媒质(相)分布图象。

已知水平管道中气/液两相流的流态主要有图2所示的6种。用已知的传感器制作的ERT仪器试验中发现该仪器对于常见的层状流、波状流、弹状流、栓状流的观测失败，不能给出反应流动情况的有效图象。分析其原因，发现是由于这几种流态下不导电的气相包围了敏感电极所致。当不导电的气相分布在管道的周围时，ERT数据采集子***采集到的测量电压将包含有0值，这些0值电压使得现有的ERT图象重建算法不能工作或不能给出被测对象的正确图象，导致ERT***不能正常工作。

本发明的目的在于：克服传统的ERT***当电极被不导电相包围时，敏感电极与被测介质没有连续的电接触，而使仪器不能正常工作的缺陷；为了解决ERT***对水平管道中的层状流、波状流、弹状流、栓状流四种流态不能观测的问题，实现了ERT***对各种管流的在线监测流动形态；为了提高数据采集***的工作速度和精度，通过在***中加入窄带通滤波电路使得相敏解调电路可以快速稳定，并去除混在待解调的交流信号中的直流成分；为了提高敏感电极导电性、强耐腐蚀性和便于加工与安装，并且可以方便地由单圈电极的敏感阵列组合成双圈电极或多圈电极的、可以做相关测量的敏感阵列；达到对被测媒质完全无扰动，电极定位准确，并能测出截面相含率、离散相流速、离散相瞬时流量、累计流量等参数的检测结果；从而为工业生产及科研研究提供一种气/液两相管流动态监测的方法及其监测专用的电阻层析成象仪。

本发明的目的是这样实现的：本发明提供的用于气/液两相管流动态监测的电阻层析成象仪包括一个电极阵列传感器、一个数据采集电路***、一个用于控制、图象计算和图象显示的计算机；其中传感器腔壁采用尼龙或其它绝缘材料加工而成，电极采用钛金属，根据被测管道的内径加工成适当尺寸的矩形电极，矩形电极片依次等间距排列在传感器腔内壁上，其传感器腔两端用法蓝固定；其特征在于，传感器腔内壁开有与矩形电极片厚度相同的槽，矩形电极片嵌入其内，并在矩形电极片的几何中心凿有一个直径为φ1-3mm的圆槽，然后把螺栓嵌入并焊接住，构成一个电极；在一传感器腔壁内壁上依次排列至少8个为一圈电极阵列。传感器可以根据测量要求组装成带有一圈电极阵列(见图5)、两圈电极阵列(见图6)，甚至多圈电极阵列的传感器。制作时对应每一个电极的位置精确地铣出一个矩形槽，电极片嵌入槽内安装，能够保证电极的定位精度、电极片的长边与传感器轴线的平行度、传感器内壁的光滑性，电极片不会凸出到被测媒质中；这种结构能有效地保证螺栓与电极片之间的同心度及焊接的坚固性。传感器的多圈电极阵列的结构，使得该电极阵列的传感器结构灵活，并且比直接在一整段管道上铣出电极槽容易，即具有易于机械加工的优点；当作成多圈电极阵列的传感器时，只需改变管件二的轴向长度就可以调整图6中相邻两圈电极之间的轴向距离，使得根据测量媒质的移动速度、数据采集***的工作速度及敏感场特性等对相邻两圈电极之间的轴向距离进行优化成为可能；管件二与电极阵列之间采用螺纹联接，能够方便地进行组合、改装；管件一与法兰一及管件一与法兰二之间采用紧密配合并用胶粘牢，法兰的使用使得该传感器易于与被测管道或容器连接；

所述的数据采集电路的总体结构框图如图4所示，它包括：电压缓冲与电流驱动单元、可编程差动放大器、带通滤波器、数字式正弦波电压发生器、电压控制电流源、相敏解调器、低通滤波器、相移补偿电路、A/D转换单元、图象重建处理单元和图象显示器；其中传感器的N个电极等间距地安装于被测管道内壁周围，电极表面与管道内被测媒体接触，电极的信号输出端与数据采集电路中的电压缓冲与电流驱动单元电连接，计算机与数据采集电路电连接，计算机控制整个仪器的工作。首先，数字式正弦波电压发生器产生指定频率、幅值和相位的正弦波电压信号，经电压控制电流源转换成正弦波电流信号，由多路转换开关选择一对电极将激励电流经电流驱动电路后通过电极注入到检测流体内部形成敏感场，并产生一定的电位分布。该电位分布反映了被测媒体的电导率分布，即其媒质分布。将所测得的电极上的电位经缓冲单元后由另一组多路转换开关送可编程差动放大器进行差动放大，得到电压信号。电压信号经相敏解调器、低通滤波转换成直流电压信号，由A/D转换单元转换成计算及可以识别的数字量，送往计算机进行图象重建等处理，最后显示图象，完成一个测量过程。其中，差动放大单元输出的电压经带通滤波电路后才进行相敏解调。带通滤波电路采用电阻、电容、运算放大器搭成的有源滤波网络，其中心工作频率为激励电流的频率，可以有效地抑制高频和直流噪声信号通过，并保证有用信号无失真地通过。带通滤波电路有效地保证了数据采集***工作的稳定性及精度。

本发明进行监测的工作模式有三种：ERT模式、液面监测模式、混合监测模式。垂直管道中的流体采用ERT模式进行监测。对于水平管道，当被测流体为泡状流或环状流时，***工作于ERT模式；当被测流体为层状流、波状流、塞状流、环状流，或在这四中流态间转换时，***工作于液面监测模式；其它情况下***工作于混合监测模式。本发明的监测方法引入了液面监测方法和混合监测方法，有效地利用层状流或波状流、弹状流、栓状流四种流态下测量电压的特点，能对气/液界面的位置做出准确判断，使得ERT***最终能够用于对水平管道中各种气/液两相管流的监测。从而最终将本电阻层析成象仪的测量对象扩展到各种连续相导电的气/液两相管流。

从传感器收集到的信号输入到数据采集电路***，再来判断流动是否为层状流、波状流、弹状流、栓状流状态，其判断流动状态的原理如下：选择位于管道底部的电极E(M-1)和E(M)，电极位置参见图1(a)，作为激励电极对，测量到N-3个边界测量电压。当气液界面穿过某个电极时，如图5(a)所示，包含该电极的电极对上的测量电压具有显著的特点；当气液界面穿过某个电极对之间时，如图5(b)所示，该电极对上的测量电压也具有显著的特点。这两种情况之间及这两种情况同全液流之间在测量电压上有显著的区别，所以很容易从测量电压判断出流体中是否存在一个液面(管道的上部全是气体)及液面的位置。

计算流动参数的方法是，首先获得被测对象的相分布图象，然后根据图象计算截面相含率；若采用双圈电极阵列的传感器，将上下游两个电极阵列测得的电压或获得的截面图象进行相关运算，可以得到相速度分布；最后由相含率和相速度可以求得瞬时分相流量；瞬时分相流量的累加就是累计分相流量。

本发明提供的使用气/液两相管流动态监测电阻层析成像仪进行监测的方法，该方法包括：***通电后对数据采集***及图象显示单元进行初始化；在位于管道底部的两电极上加激励电流，在其它电极对上循环测量多组电压(一组有N-3个电压，N为电极数目)，根据这些电压判断流体的流动工况。若流体为层状流、波状流、弹状流、栓状流中的一种流态或在这4种流态之间变化，管道内会存在一个液面，则由计算机运行液面监测子程序步骤，如图6所叙述的液面监测子程序流程；否则，若为泡状流或环状流，或在这2种流态之间变化，电极始终与被测媒质保持电的接触，则由计算机运行ERT数据采集与图象重建子程序步骤，如见图7所叙述的ERT监测子程流程；其它情况下，流态可能在层状流、波状流、弹状流、栓状流、泡状流及环状流这6种之间转换，则由计算机运行混合监测子程序步骤，如图8所叙述的混合监测子程序流程。最后，恢复图形显示环境及数据采集***的设置，结束测量。

所说的进行液面监测子程序的流程包括：

首先，选择位于管道底部的电极E(M-1)和E(M)作为激励电极对，施加激励电流，建立敏感场。此时对于有N个电极的***，可以测量到N-3个边界电压。

其次，根据测量电压，依据液面穿过电极或位于两相邻电极之间时的测量电压的特点，判断气/液界面的位置。

然后，根据液面位置计算流动参数。

最后，显示液面位置及流动参数。

若测量时间到，则结束测量任务、返回主程序；否则，重新开始上述的测量、判断、计算、显示的过程。

所说的进行ERT监测子程序流程包括：

首先，测量电压。对于N电极***，先选择一对相邻电极加激励电流，在所有的非激励电极构成的N-3个相邻电极对上测电压；再切换激励电流至下一相邻电极对，仍可采集到N-3个测量电压。所有电极对激励后，就完成了一幅图象全部的N(N-3)个测量电压的采集。

其次，将测量电压送图象重建单元，通过适当的重建算法反演出电导率的分布或反映电导率的灰度分布，进而得到相分布图象。

然后，根据电导率分布或灰度分布计算流动参数。

最后，显示相分布图象和流动参数。

若测量时间到，则结束测量任务、返回主程序；否则，重新开始上述的测量、重建图象、计算流动参数、显示结果的过程。

所说的进行混合监测子程序的流程包括：

首先，选择位于管道底部的电极E(M-1)和E(M)作为激励电极对，测量到N-3个边界测量电压。

其次，根据采集到的N-3个边界电压判断流动是否为层状流或波状流、弹状流、栓状流。若是，则找出液面位置并根据液面位置计算相含率等流动参数，最后显示液面位置和流动参数；否则，继续在其它相邻电极对上激励，完成一幅图象的全部N(N-3)个边界电压的采集，用ERT图象重建算法反演出电导率分布或反映电导率的灰度分布，进而得到相分布图象，最后根据图象计算流动参数，显示图象和流动参数。

若测量时间到，则结束测量任务、返回主程序；否则，重新开始上述的测量、重建图象、计算流动参数、显示结果的过程。

其中本发明的***运行主程序包括：

首先，初始化数据采集***及图形显示环境。

其次，选择位于管道底部的电极E(M-1)和E(M)作为激励电极对，测量到N-3个边界测量电压。重复这一过程，采集到足够多组的边界电压。

然后，根据边界电压判断流动形态，调用适当的子程序。

若流态为泡状流或环状流，则调用ERT监测子程序(见图7)；

否则继续如下判断：

若流动为层状流或波状流、弹状流、栓状流或在这4种之间变化，则调用液面监测子程序(见图6)；

否则，调用混合监测子程序(见图8)。

最后，恢复图形环境的设置，结束测量。

本发明的效果如下：①本发明的ERT仪器所采用的传感器同其它ERT传感器相比，在结构上采用了电极嵌入传感器腔内壁的槽内，并在矩形电极片的几何中心凿有一个直径为φ1-3mm的圆槽，然后把螺栓嵌入并焊接住，构成一个电极，使流体与电极有连续的接触，传感器对被测流体无扰动；克服了已有的ERT仪器不能监测各种流态的缺点。

②另外，该传感器的电极定位准确、形态规范，传感器可以根据测量要求方便地进行组合或改装。

③由于在数据采集电路中采用带通滤波电路，有效地抑制了高频和直流噪声信号，并保证有用信号无失真地通过；

④该仪器根据传感器测量到的电压，判断液面的位置，如果流体中存在液面的话，能对流动中可能存在的气液界面的位置做出准确判断，使得本电阻层析成象仪能够对层状流、波状流、弹状流、栓状流四种流态进行有效的观测，将ERT的检测对象扩展到各种连续相导电的气/液两相管流。

⑤本发明同原有的ERT***相比，数据采集电路运行稳定可靠；传感器便于加工、安装，并能根据测量要求进行改造或改装；由于***增加了液面监测工作模式和混合监测模式，使得ERT***能工作于任意流动形态下，而不是局限于对垂直或倾斜对象中流体的观测；由于采用相关测量技术，能提供被测流体的流速信息、与空隙率信息一起，能给出流量信息。另外，当***工作于液面监控状态时，只需要测量N-3个电压，而原ERT***需要采集的电压总数为N(N-3)，因而***的实时性得到大幅度的提高。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明：

图1、普通ERT传感器结构及工作原理示意图

1(a)传感器截面图；1(b)传感器三维图

图2、水平管道中的气/液两相流动形态2(a)层状流；2(b)波状流；2(c)塞状流；2(d)栓状流；2(e)泡状流；2(f)环状流；

图3、本发明的ERT传感器设计图

(a)用于简单的流动监测的单圈电极阵列传感器设计总图

(b)用于相关测速及流动监测的双圈电极阵列传感器设计总图

图4、本发明的电阻层析成象仪***结构框图

图5、水平管道中两类气/液界面位置的示意图(本发明制作的水平管道中具有16个电极片)

(a)气/液界面穿过电极

(b)气/液界面穿过一对电极之间的管壁

图6、本发明的***运行主程序流程框图

图7、本发明的***运行液面监测子程序流程框图

图8、本发明的***运行ERT数据采集与图象重建子程序流程框图

图9、本发明的***运行混合监测子程序的流程框图

图面说明：

1-法兰一；2-管件一；3-电极阵列；4-法兰二；5-管件二；

6-电极；  7-气相；  8-液相；    9-气/液界面。

实施例1

按图3(a)制作一个具有一圈16个钛金属材料制作的电极阵列传感器的ERT电阻层析成象仪，并用于气/水两相水平管流的动态监测。传感器的安装要求保证电极对E5-E13在垂直方向上(E5-E13的位置参见图5)。传感器的安装选用图3(a)所示的单圈电极阵列(3)结构；尺寸如下：传感器内径50mm，装配后的总长度为140mm，其钛金属电极(6)的厚度d为2mm、长度L为12mm、宽度W为5mm，电极(6)上的螺栓孔深度为1mm、直径3mm，螺栓的直径为3mm、螺纹长度为9mm、总长度为20mm；按照图3(a)加工法兰一(1)1个，其轴向长度为20mm，按照图3(a)加工管件一(2)2个，其轴向长度为49mm；敏感电极阵列的轴向长度为45mm，按照图3(a)加工法兰二(4)，其轴向长度为20mm；，轴向长度49mm；按照图9加工电极阵列(3)1个，轴向长度为45mm，其中电极槽(11)深2mm、长12mm，宽5mm；按照图3(a)加工法兰二(4)1个，轴向长度为20mm。除电极片(6)外，所有零件的内径均为50mm。16个电极等间距的安装在传感器腔内壁(8)，装配后总长度为140mm，内径为50mm，将传感器通过法兰连接到一根内径为50mm的水平流动管道或其它设备上，该传感器与数椐采集***和计算机电连接组成电阻层析成象仪；该传感器能无扰动地获取被测对象截面上的媒质分布情况，为过程检测及过程控制提供依据。

在该测量管内通入气/水两相介质，用该监测仪进行监测一个栓状流动时，工作于液面监测状态。在电极对E12-E13上施加激励电流，所施加的电流应保证在全水流的情况下，最大的测量电压不超过5伏，然后分别测量其余相邻电极对电压，在其它相邻电极对测量到13个电压。根据这13个电压判断流体中是否存在一个液面及液面的位置，然后显示液面位置、计算空隙率等流动参数。然后重复采集电压、液面位置判断和流动参数采集及图象显示。其中所制作的数据采集***的总体结构框图如图4所示，它包括：电压缓冲与电流驱动单元、可编程差动放大器、带通滤波器、数字式正弦波电压发生器、电压控制电流源、相敏解调器、低通滤波器、相移补偿电路、A/D转换单元、图象重建处理单元和图象显示器；其中传感器的N个电极等间距地安装于被测管道内壁周围，电极表面与管道内被测媒体接触，电极的信号输出端与数据采集电路中的电压缓冲与电流驱动单元电连接，计算机与数据采集电路电连接，计算机控制整个仪器的工作。首先，数字式正弦波电压发生器产生指定频率、幅值和相位的正弦波电压信号，经电压控制电流源转换成正弦波电流信号，由多路转换开关选择一对电极将激励电流经电流驱动电路后通过电极注入到检测流体内部形成敏感场，并产生一定的电位分布。该电位分布反映了被测媒体的电导率分布，即其媒质分布。将所测得的电极上的电位经缓冲单元后由另一组多路转换开关送可编程差动放大器进行差动放大，得到电压信号。电压信号经相敏解调器、低通滤波转换成直流电压信号，由A/D转换单元转换成计算及可以识别的数字量，送往计算机进行图象重建等处理，最后显示图象，完成一个测量过程。其中，差动放大单元输出的电压经带通滤波电路后才进行相敏解调。带通滤波电路采用电阻、电容、运算放大器搭成的有源滤波网络，其中心工作频率为激励电流的频率，可以有效地抑制高频和直流噪声信号通过，并保证有用信号无失真地通过。带通滤波电路有效地保证了数据采集***工作的稳定性及精度。

本实施例进行监测的工作模式有三种：ERT模式、液面监测模式、混合监测模式。垂直管道中的流体采用ERT模式进行监测。对于水平管道，当被测流体为泡状流或环状流时，***工作于ERT模式；当被测流体为层状流、波状流、塞状流、环状流，或在这四中流态间转换时，***工作于液面监测模式；其它情况下***工作于混合监测模式。本发明的监测方法引入了液面监测方法和混合监测方法，有效地利用层状流或波状流、弹状流、栓状流四种流态下测量电压的特点，能对气/液界面的位置做出准确判断，使得ERT***最终能够用于对水平管道中各种气/液两相管流的监测。从而最终将本电阻层析成象仪的测量对象扩展到各种连续相导电的气/液两相管流。

本实施例制作的仪器所测量的气/水两相水平管流某瞬时的监测结果如下：瞬时空隙率为70.2062％。该电阻层析成象仪对液面位置的最大监测误差为2.38mm(直径方向)；该电阻层析成象仪能够对流态做出准确的判断，并给出空隙率、气栓长度(栓状流或弹状流)等流动参数的在线测量结果。

实施例2

按图3(b)制作一个具有两圈电极阵列结构的传感器的ERT数据采集***用于气/水两相水平管流的动态监测，每一个传感器连接一套ERT数据采集***，二个***共用一台主控计算机，其它同实施例1。传感器结构如图3(b)所示的两圈电极阵列(3)结构。加工钛金属电极(6)32个，电极(6)厚度为2mm、长度为12mm、宽度为5mm，电极(6)上的螺栓孔深度为1mm、直径3mm，螺栓的直径为3mm、螺纹长度为9mm、总长度为20mm；按照图3(b)加工法兰一(1)1个，轴向长度为20mm；按照图3(b)加工管件一(2)2个，轴向长度为49mm；按照图3(b)加工电极阵列(3)2个，轴向长度为45mm，其中16个电极槽(11)尺寸为深2mm、长12mm、宽5mm，电极槽(11)中心的孔的直径为3mm；按照图3(b)加工法兰二(4)1个，轴向长度为20mm按照图3(b)加工管件二(5)1个，轴向长度为88mm。除电极(6)外，所有零件内径均为50mm。装配后总长度为240mm，内径为50mm，可以连接到内径为50mm的一根水平过程管道或其它设备上。敏感电极阵列(3)的轴向长度为45mm，两个电极阵列(3)的安装同实施例1，仍保证电极E5-E13在垂直方向上。假设测量对象为泡状流，该监测仪工作于ERT监测状态。在一对相邻电极上加激励电流，在其它相邻电极对上测量电压，所施加的激励电流应保证在全水流的情况下，最大的测量电压不超过5伏，然后切换激励电流到下一个相邻电极对，再测量电压，直至所有相邻电极对都激励过，两个***分别可以采集到208个电压，由主控计算机可以重建出上下游两个截面上的图象，根据图象可以计算出空隙率。将上下游的图象进行相关运算，可以得到气泡的移动速度，与空隙率一起可以提供相流率等信息，按照时间叠加又可以给出累计气流量。

Claims (9)

1.一种用于气/液两相管流监测的电阻层析成像仪，包括电极阵列传感器、一个包括电压缓冲与电流驱动单元、可编程差动放大器、数字式正弦波电压发生器、电压控制电流源、相敏解调器、低通滤波器、相移补偿电路、A/D转换单元、图象重建处理单元和图象显示器的数据采集***、用于控制、图象计算和图象显示的计算机；传感器腔壁采用尼龙或其它绝缘材料加工而成，电极采用钛金属根据被测管道的内径加工成相应尺寸的矩形电极，矩形电极片依次等间距排列在传感器腔内壁上；其特征在于：传感器腔内壁开有与矩形电极片厚度相同的槽，矩形电极片嵌入其内，并在矩形电极片的几何中心凿有一个直径为φ1-3mm的圆槽，然后把螺栓嵌入并焊接住，构成一个电极；在一传感器腔壁内壁上依次排列至少8个为一圈电极阵列，其传感器腔两端通过法蓝与被测管道或容器连接上；当具有一圈电极阵列的传感器电极的输出端与一数据采集***中的电压缓冲与电流驱动单元电连接，计算机与传感器与数据采集***电连接；其中数据采集***还包括：一带通滤波器，数字式正弦波电压发生器产生指定频率、幅值和相位的正弦波电压信号，经电压控制电流源转换成正弦波电流信号，由多路转换开关选择一对电极将激励电流经电流驱动电路后通过电极注入到检测流体内部形成敏感场，并产生一反映被测媒体电导率分布的电位分布；该电极上的电位分布经缓冲单元后由另一组多路转换开关送可编程差动放大器，进行差动放大得到电压信号；电压信号经相敏解调器、低通滤波器转换成直流电压信号，由A/D转换单元转换成计算及可以识别的数字量，送往计算机进行图象重建处理，到图象显示器。

2.按权利要求1所述的一种用于气/液两相管流监测的电阻层析成象仪，其特征在于：所述的差动放大单元输出的电压经带通滤波电路后进行相敏解调；其中带通滤波电路采用电阻、电容、运算放大器搭成的有源滤波网络，其中心工作频率为激励电流的频率。

3.按权利要求1所述的一种用于气/液两相管流监测的电阻层析成象仪，其特征在于：所述的电极阵列传感器至少有一圈以上的电极阵列。

4.按权利要求1所述的一种用于气/液两相管流监测的电阻层析成象仪，其特征在于：还包括具有2圈电极阵列或多圈电极阵列的传感器。

5.按权利要求4所述的一种用于气/液两相管流监测的电阻层析成象仪，其特征在于：所述的2圈电极阵列或多圈电极阵列的传感器是分别与2个或多个数据采集***电连接。

6.一种在权利要求1所述的用于气/液两相管流监测的电阻层析成象仪中进行监测的方法，该方法通过包括有电压缓冲与电流驱动单元、可编程差动放大器、数字式正弦波电压发生器、电压控制电流源、相敏解调器、低通滤波器、相位补偿电路、A/D转换单元、图象重建处理单元和图象显示器的数据采集***和计算机执行数据交换，其特征在于：***通电后对数据采集***及图象显示单元进行初始化；其次，选择位于管道底部的电极E(M-1)和E(M)作为激励电极对，在其它电极对上循环测量多组电压，一组有N-3个电压，N为电极数目，根据这些电压判断流体的流动工况；然后，根据边界电压判断流动形态，调用相应的子程序；若流态为泡状流或环状流，则计算机执行ERT监测子程序的流程；

否则继续如下判断：

若流动为层状流或波状流、弹状流、栓状流或在这4种之间变化，则计算机执行液面监测子程序的流程；

在其他情况下，则计算机执行混合监测子程序的流程；

最后，恢复图形显示环境及数据采集***的设置，结束测量。

7.按权利要求6所述的用于气/液两相管流监测的电阻层析成象仪中进行监测的方法，其特征在于：  所述的计算机执行液面监测子程序的流程包括：

首先，选择位于管道底部的电极E(M-1)和E(M)作为激励电极对，施加激励电流，建立敏感场。此时对于有N个电极的***，可以测量到N-3个边界电压；

其次，根据测量电压，依据液面穿过电极或位于两相邻电极之间时的测量电压的数据，判断气/液界面的位置；

然后，根据液面位置通过数据采集***和计算机运算流动参数；

最后，显示液面位置及流动参数；

若测量时间到，则结束测量任务、返回主程序；否则，重新开始上述的测量、判断、计算、显示的过程。

8.按权利要求6所述的用于气/液两相管流监测的电阻层析成象仪中进行监测的方法，其特征在于：  所述的计算机执行ERT监测子程序的流程包括：

首先，测量传感器电极电压，对于N电极，先选择一对相邻电极加激励电流，在所有的非激励电极构成的N-3个相邻电极对上测电压；再切换激励电流至下一相邻电极对，仍可采集到N-3个测量电压，所有电极对激励后，就完成了一幅图象全部的N(N-3)个测量电压的采集；

其次，将测量电压送图象重建单元，通过相应的重建算法反演出电导率的分布或反映电导率的灰度分布，进而得到相分布图象；

然后，根据电导率分布或灰度分布，数据采集***和计算机执行运算流动参数；

最后，显示相分布图象和流动参数；

若测量时间到，则结束测量任务、返回主程序；否则，重新开始上述的测量、重建图象、计算流动参数、显示结果的过程。

9.按权利要求6所述的用于气/液两相管流监测的电阻层析成象仪中进行监测的方法，其特征在于：所述的计算机执行混合监测子程序的流程包括：

首先，选择位于管道底部的电极E(M-1)和E(M)作为激励电极对，测量到N-3个边界测量电压；

其次，根据采集到的N-3个边界电压判断流动是否为层状流或波状流、弹状流、栓状流；若是，则找出液面位置并根据液面位置计算相含率、其他参数和流动参数；最后显示液面位置和流动参数；否则，继续在其它相邻电极对上激励，完成一幅图象的全部N(N-3)个边界电压的采集，用ERT图象重建算法反演出电导率分布或反映电导率的灰度分布，进而得到相分布图象，最后根据图象计算流动参数，显示图象和流动参数。

若测量时间到，则结束测量任务、返回主程序；否则，重新开始上述的测量、

重建图象、计算流动参数、显示结果的过程。

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