Wykorzystanie Pojemnościowej Tomografii Komputerowej do monitorowania przepływu strumienia masy roślinnej dla potrzeb mapowania plonów

PTKMAP


Opracowania encyklopedyczne pojęcia tomografii komputerowej odnoszą się głównie do zastosowań medycznych. Jednak szybki rozwój techniczny spowodował że nieinwazyjna metoda obrazowania znalazła także zastosowanie w przemyśle. Wyniku tego powstała nowa dziedzina, którą nazwano: Tomografia Procesowa TP (ang. Industrial Process Tomography IPT, Process Tomography PT). Względy bezpieczeństwa nakazują żeby takie substancje jak olej czy gaz były transportowane w sposób bezpieczny dla środowiska. Dzięki opracowanym nieinwazyjnym technikom można nie naruszając procesu technologicznego badać w dwu lub w trzech wymiarach przepływ i koncentrację różnych substancji czy rozkłady temperatury. W wielu przypadkach nie można stosować innych technik pomiarowych, takich jak tomografia optyczna, która nie nadaje się do monitorowania substancji nieprzepuszczających światło, czy chociażby tomografia rentgenowska, w której czas pomiarów jest na tyle długi, że obserwacja niektórych procesów jest niemożliwa.


      Już na początku lat pięćdziesiątych w przemyśle paliw gazowych zastosowano ideę pomiaru i obserwacji parametrów mieszanin paliw na podstawie ich elektrycznych właściwości. Niewielkie sondy pojemnościowe zostały zastosowane do pomiaru lokalnych koncentracji przepływów gazowo-stałych. Następnie, w latach siedemdziesiątych opracowano wiele rozwiązań bazujących na wykorzystaniu promieni X oraz źródeł izotopowych. Zaniechano dalszych badań ze względu na wysoki koszt aparatury oraz ograniczone bezpieczeństwo użytkowania.W połowie lat osiemdziesiątych rozpoczęto prace, które doprowadziły do powstania dzisiejszej Tomografii Procesowej. W Instytucie Nauki i Technologii na Uniwersytecie w Manchester (UMIST) w Wielkiej Brytanii rozpoczęto projekt nad Pojemnościową Tomografią Komputerową dla zobrazowania wieloskładnikowych przepływów w szybach naftowych i w transporterach pneumatycznych. Do lat dziewięćdziesiątych tomografia przemysłowa była uznawana za potencjalnie przydatną technikę w zastosowaniach przemysłowych, chociaż próby oraz wysiłki jej wdrożenia do przemysłu były częściowe i rozproszone. Dlatego też został przyjęty czteroletni program Wspólnej Akcji Europejskiej na rzecz Tomografii Przemysłowej (ang. European Concerted Action on Process Tomography - ECAPT). Nadzorowany przez UMIST program spowodował wymianę idei oraz szybki postęp wielodyscyplinarnych badań w zaspokojeniu potrzeb przemysłu oraz poprawy obrazowania rozkładów materiałów w naczyniach i rurociągach Spotkania ECAPT dały wyniki w postaci szerszej współpracy przedstawicieli przemysłu z grupami akademickimi, skupiające uwagę na potrzebach zastosowań przemysłowych. Zostały przedsięwzięte wysokojakościowe badania ze znaczącym wpływem przemysłu, w efekcie których został opublikowany szereg dokumentów poświęconych wynikom otrzymanym ze współpracy środowisk akademickich oraz przemysłowych.Przełomowym momentem w dziedzinie tomografii było wprowadzenie w latach osiemdziesiątych tanich komputerów równoległych, dzięki którym pokonano problem długiego czasu rekonstrukcji obrazu. Zwiększenie mocy obliczeniowej komputerów przyczyniło się również do rozwoju i zaadaptowania tomografii w przemyśle chemicznym. Prace rozwojowe są nadal prowadzone dzięki dobrze ugruntowanym technice modelowania termodynamiki, kinetyki oraz hydrodynamiki. Powszechnie stosowane modele obliczeniowe dynamiki przepływów dla rzeczywistych przypadku muszą być niezależnie potwierdzone przez wykonanie odpowiednich eksperymentów. Dzięki tomografii można w bardziej wygodny sposób zweryfikować model w warunkach przemysłowych. Ponadto, pomiar informacji odbywa się w ograniczonej strefie wewnątrz naczynia, do czego technika tomografii dwu- lub trój- wymiarowych obrazów nadaje się idealnie.

1
11

1
11

Pojemnościowa Tomografia Komputerowa

dr inż. Zbigniew Gut
 zgut@itc.pw.edu.pl
Politechnika Warszawska
Instytut Techniki Cieplnej
Zakład Silników Lotniczych
ul. Nowowiejska 21/25
00-665 Warszawa
tel. +48 (22) 234-52-87