Ανάπτυξη και σχεδίαση τρισδιάστατου αισθητήρα ηλεκτρικής τομογραφίας - Κυρίκος, Ευθύμιος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών, 2016)
Η διαχείριση ενός κοιτάσματος υδρογονανθράκων βασίζεται στις μετρήσεις κατά τη διάρκεια της εξόρυξης. Οι μετρήσεις που λαμβάνονται εισάγονται ως είσοδοι σε μοντέλα πρόβλεψης ώστε να είναι διαθέσιμη κάθε χρονική στιγμή η κατάσταση του κοιτάσματος και να λειτουργεί η διαδικασία εξόρυξης με το βέλτιστο τρόπο. Γι’ αυτό το λόγο η επιτυχής διαχείριση εξαρτάται από την ποιότητα και το είδος των μετρήσεων. Η σκοπός της εργασίας είναι η ανάπτυξη μιας μεθόδου πρακτικής, γρήγορης και με ακριβή αποτελέσματα. Η μέθοδος της ηλεκτρικής τομογραφίας είναι κατάλληλη, όπως παρουσιάζεται, για όλα τα παραπάνω. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζονται όλες οι σύγχρονες μέθοδοι τομογραφίας για τη μέτρηση μιας πολυφασικής ροής. Στο κεφάλαιο γίνεται αντιληπτό πως οι συμβατικές μέθοδοι είναι μερικώς εφαρμόσιμες καθώς δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για όλες τις πιθανές γεωμετρίες. Αντίθετα, στη μέθοδο της ηλεκτρικής τομογραφίας τα ηλεκτρόδια μπορούν να κατανεμηθούν σε πολλές τοπολογίες με διαφορετικά σχήματα και μεγέθη που μπορούν να τοποθετηθούν πάνω σε οποιαδήποτε επιφάνεια καθιστώντας το σχήμα του αισθητήρα κατάλληλο για τη κάθε εφαρμογή. Στην εργασία έγινε εκτενής αναφορά στη διαδικασία σχεδιασμού της γεωμετρίας καθώς και μελέτη του τρόπου επηρεασμού του πεδίου που παράγεται. Στο δεύτερο κεφάλαιο, εξετάστηκαν ορισμένα βασικά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των ρευστών. Η διαδικασία της ηλεκτρικής τομογραφίας περιλαμβάνει τη δημιουργία ενός ηλεκτρικού πεδίου που αλληλεπιδρά με τα υλικά εντός του χώρου παρακολούθησης. Ο σκοπός του κεφαλαίου ήταν η αναφορά ορισμένων φυσικών φαινομένων που δείχνουν τον τρόπο επηρεασμού του ηλεκτρικού πεδίου με την ύλη. Στη συνέχεια μελετήθηκε μια μέθοδος γραμμικοποίησης του μοντέλου του αισθητήρα και της κατασκευής του πίνακα ευαισθησίας. Η μέθοδος που εξετάζεται είναι γενικευμένη ώστε να υπάρχει η δυνατότητα εφαρμογής της και σε διαφορετικές γεωμετρίες. Για τον υπολογισμό του πίνακα ευαισθησίας μελετήθηκε και η αναλυτική συμπεριφορά του ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργείται εντός του αισθητήρα καθώς και ο τρόπος που επηρεάζει την ανάλυση της ανακατασκευασμένης εικόνας. Επιπλέον, αναπτύχθηκε μια μέθοδος μέτρησης των χωρητικοτήτων, μέσω της κατασκευής ενός lock-in ενισχυτή. Εξετάστηκαν τα επιμέρους κυκλώματα που απαρτίζουν το σύστημα, έγινε υπολογισμός καθενός στοιχείου και κατασκευή του συστήματος. Το σύστημα κατασκευάστηκε και έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων με πολύμετρο μέτρησης εμπέδησης του εργαστηρίου. Εξετάστηκε η μέθοδος λήψης, καταγραφής και αποθήκευσης των μετρήσεων καθώς και η διαδικασία ανακατασκευής της εικόνας μέσω διαφορετικών προσεγγίσεων και αλγορίθμων. Στο τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι μετρήσεις βάσει του συνολικού συστήματος που κατασκευάστηκε και έγινε εκτενής σύγκριση με τις αντίστοιχες προσομοιώσεις μέσω λογισμικού με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Παρουσιάζονται όλες οι εκτιμώμενες και οι μετρούμενες τιμές των χωρητικοτήτων και στο τέλος εμφανίζεται και η απεικόνιση της κάθε σειράς μετρήσεων όπως κατασκευάστηκε στο Matlab. Οι μετρήσεις και οι απεικόνιση έγιναν κάτω από εργαστηριακές συνθήκες με στατικές τοπολογίες καθώς η εργασία είχε στόχο τη μελέτη των παραμέτρων που επηρεάζουν τη γενικότερη σχεδίαση ενός συστήματος ηλεκτρικής τομογραφίας .