Sensor Modeling For An Electrical Capacitance Tomography System Using Comsol Multiphysics

Abstract

Kerja penyelidikan ini membentangkan proses pembinaan model bagi Pengesan Kapasitan Elektrik Tomografi (ECT) menggunakan Perisian Kaedah Elemen Terhingga (Finite Element method–FEM) COMSOL Multiphysics. Meskipun pengesan fizikal adalah dalam bentuk tiga dimensi (3D) tetapi secara amnya sering dimodelkan secara kepingan/ keratan rentas dalam bentuk dua dimensi (2D). Projek ini menunjukkan pendekatan model dalam bentuk geometri 3D dan 2D, linear FEM menggunakan perisian COMSOL Multiphysics dibina adalah untuk mendapatkan nilai kapasitor di antara elektrod apabila medan elektrik dikenakan dan untuk melihat bagaimana pengagihan permittivity di dalam paip yang bertutup menerusi pengesan. Bayang–bayang yang direkacipta dan nilai–nilai diukur dikemukakan dalam bentuk paip yg kosong dan aliran anulus. Model ECT adalah mewakili perkakasan yang sedia ada, ECT mudah alih yang telah dibina oleh Kumpulan Penyelidikan PROTOM UTM. Kata kunci: Pengesan; model; ECT; COMSOL multiphysics This work presents the development process for modeling an ECT (Electrical Capacitance Tomography) sensor using FEM software package COMSOL Multiphysics. The physical sensors are 3D dimensional but it has been common to model the slice or the cross–section in 2D. This project shows the modeling approach for 2D and 3D geometries, the linear Finite Element method (FEM) using COMSOL Multiphysics is developed in order to obtain the capacitance between electrodes when an electric field is applied and to obtain the permittivity distribution inside the closed pipe from the sensor. Generated phantoms and measured values are presented for empty and annular pattern. Simulation is verified using phantoms inside the 16 electrode sensor. The ECT model is representative by existing hardware, Portable ECT, PROTOM Research Group UTM. Key words: Sensor; modeling; ECT; COMSOL multiphysics