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电容层析成像系统的数字化研究

电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)技术是过程层析成像技术中的一个分支。ECT系统基于电容敏感机理,具有非侵入、响应速度快、成本低等优点。目前的研究结果已显示出该项技术在工业过程检测与控制中的广阔应用前景,是一种非常有发展潜力的PT技术。电容层析成像技术广泛采用模拟滤波解调的方法,由于受模拟器件自身的限制,限制了成像精度和速度进一步提高。为此作者提出了对电容层析成像系统数字化的研究方案,本课题主要研究工作和结果如下:1、在原系统的基础上设计并调试完成了实现电容层析成像技术的数字化硬件系统,包括系统激励模块、选通测量模块和数据采集模块;2、用DSP(TMS320C6701)控制整套硬件系统并且对A/D采样后的电极电压信号进行数字滤波和频谱分析;3、实现了基于PCI总线的DSP和PC机通信,编写了数字化电容层析成像系统的实时成像软件包,包括控制与图像重建部分;4、对数字化ECT系  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

《物理》1970年90期
物理

电容层析成像原理及其在工业中的应用

介绍了电容层析成像的基本原理...  (本文共5页) 阅读全文>>

权威出处: 《物理》1970年90期
天津大学
天津大学

电容层析成像系统的研究与应用

电容层析成像(ECT)技术是基于电容敏感机理的过程层析成像(PT)技术。ECT系统具有非侵入、响应速度快、成本低等优点,可提供封闭管道及容器内部二维/三维可视化信息,在工业过程参数可视化检测应用中是一种非常有发展潜力的技术。本文的研究内容主要包括传感器的结构参数优化设计,图像重建算法研究以及硬件系统设计。主要研究内容和结果如下:1、编写了基于Matlab的ECT系统仿真软件包。软件包可自动建立8电极、12电极和16电极的二维/三维传感器模型;可计算灵敏度系数分布,绘制二维/三维灵敏度系数分布图。逆问题部分实现了反投影算法、动态滤波反投影算法、RBF神经网络算法以及SVM算法。2、传感器的结构参数优化设计。对传感器敏感场的灵敏度分布进行了研究,分析了电极数目、结构参数对敏感场的影响,并以此对传感器的结构参数进行了优化设计;以四面体作剖分单元构成三棱柱六面体成像单元,实现了用线性插值函数的三维有限元剖分,建立了ECT传感器的三维有限...  (本文共140页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(工程热物理研究所)
中国科学院研究生院(工程热物理研究所)

电容成像技术在热物理量测量中的应用研究

电容层析成像技术是近年来发展起来的一项基于电容敏感原理的过程成像技术,该技术具有非辐射、非侵入、响应速度快、结构简单、成本低、可获取二维/三维过程参数信息等优点,是一项极具发展潜力的过程成像技术。本文针对电容层析成像技术的图像重建、传感器设计及标定等关键技术进行了深入的研究,具体内容如下:详细总结了电容层析成像图像重建算法,将算法分为非迭代类、迭代类及智能优化三大类,并对算法的各类准则加以总结。同时,在总结近几年应用较广泛的迭代方法的基础上,给出了一种通用迭代公式,推导出了通用优化迭代步长公式,进一步导出了通用迭代-单步法公式。比较了四种不同正则类算法,结果表明,除深度归一法外,标准Tikhonov法、光滑约束法及Rutishauser法成像质量无明显区别。实际应用中考虑正则参数的取值范围,应优先采用标准Tikhonov法、光滑约束法。此外,还采用相关系数、空间图像误差及归一化均方距离等评价指标对常用的ECT图像重建算法进行了比...  (本文共113页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨理工大学
哈尔滨理工大学

两相流电容层析成像技术的研究

电容层析成像技术是上世纪80年代末由英国曼彻斯特大学研究人员提出的一种新的计算机层析成像技术,它是通过测量物体表面周围电极之间的电容值来计算物体内部介电常数的空间分布,主要用于工业管道内的多相流检测。这种技术可提供常规仪器无法探测的封闭管道及容器中多相介质的浓度、分布、运动状态等可视化信息。比之其它技术,电容层析成像技术具有适用范围广、非侵入式、安全性能好等优点,各种工业生产过程中常见的多相流均能应用该技术,并且成本低廉,更适合我国的国情。本文针对电容层析成像系统的场域分布模型、传感器的优化设计、图像重建算法、流型辨识及电容层析成像系统的分析和测量软件等关键技术问题进行了较全面深入的研究,主要完成了以下工作:1.电容层析成像系统技术原理分析从理论上分析了电容层析成像技术的工作原理,建立了电容敏感场的数学模型。对系统的其他研究工作均以此模型为理论基础,从系统的流型识别和图像重建的效果来看,此模型是可行的。2.建立电容敏感场有限元模...  (本文共113页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(工程热物理研究所)
中国科学院研究生院(工程热物理研究所)

稀疏气固两相流经旋流浓集的电容层析成像测量

随着科学技术的迅速发展,粉体物料的气力输送在能源、冶金、化工、环境、国防等有关部门中的应用越来越广泛,为了满足生产过程中所需的连续测量及自动化控制,以达到安全、高效和经济运行的要求,粉体质量流量的在线测量已成为气力输送系统中的重大关键课题。电容层析成像(ECT)是目前广泛研究的一种两相流过程层析成像技术,能够呈现观测截面上的物质分布图像,是在线流型识别、多相流参数检测的有力工具,提供了实时、非干扰和全区域测量的多相流研究新方法。本文通过引入一旋流浓集装置,将气固两相流中的固体颗粒浓缩在管壁区域,以合理利用电容层析成像技术的敏感场分布特性,获得了较为准确的质量流量测量结果。本文的研究工作一方面为气力输送气固两相流提供了一种有力的在线测量技术,另一方面推动了电容层析成像技术的量化测量技术研究,拓宽了电容层析成像技术的应用范围,具有重要的理论意义和实用价值。本文的主要工作包括以下四个方面:(1)对目前常用的电容层析成像图像重建算法进行...  (本文共121页) 本文目录 | 阅读全文>>