两相流是自然界最广泛存在的流态之一,在工业生产和日常生活中有着重要的作用。然而,两相流系统是一个复杂的非线性动态系统,相间存在界面效应和相对速度,检测难度较大。两相流参数的实时准确测量成为工程和科研领域尚未得到有效解决的问题。电阻层析成像(ERT)技术是过程层析成像技术中的研究热点之一,它适用于两相流中以导电性介质为连续相的工业过程,可提供封闭管道或过程容器设备内部多相组分物质参数的二维/三维可视化信息,具有非侵入、适用范围广、成本低廉和安全性能佳等优点,是一种具有广阔应用前景的两相流测量技术。但是,ERT技术还不完善,目前主要集中在实验室的研究阶段,真正的工业现场应用不多。本文从ERT技术的原理性研究出发,针对ERT系统实时性欠佳等问题研制成功了一套新型的高速电阻层析成像系统,实时性达到了实际工业应用的需要。本文的主要工作和创新点如下:(1)提出一套适用于电阻层析成像系统的高速微弱电导变化测量电路,基于双极性脉冲电流激励技术,削弱了直流激励时的极化效应。另外,相对于正弦交流激励,电极在受到激励这段时间内,相当于是受直流电流信号的激励,因此,后续的信号处理电路就可以直接获得测量结果,无需复杂、耗时的滤波电路,这就消除了滤波器这一限制数据采集速度提高的瓶颈问题。为进一步提高数据采集速度,系统采取并行采样和串行测量相结合的测量方式。(2)研制成功一套16电极电阻层析成像系统,此仪表完全基于工业现场仪表模式设计。以DSP为控制核心,CPLD辅助实现数字逻辑,使得系统在线可编程,便于系统升级;采用USB2.0通讯技术,实现上位机和下位机之间的高速可靠通讯;包括传感器在内,整套系统采用模块化设计,使系统不仅方便调试,而且易于维护。(3)对系统各方面性能进行测试,结果表明系统的数据采集速度和数据精度均达到预期目标,成像效果较好。