三維ECT電容傳感器研究與設(shè)計(jì).pdf

1、電容層析成像技術(shù)(ECT)作為過(guò)程層析成像領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，近年來(lái)研究熱度不斷高漲。由于電容測(cè)量的工作原理，電容層析成像技術(shù)具有探測(cè)非侵入、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用范圍十分廣泛。由于三維ECT系統(tǒng)比傳統(tǒng)的ECT系統(tǒng)增加了軸向參數(shù)，使系統(tǒng)本身更為復(fù)雜。電容層析成像系統(tǒng)傳感器的性能會(huì)影響圖像重建的精度，提高傳感器性能，可以提高重建圖像的精度，因此對(duì)傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有十分重要的研究意義。本文的主要工作如下：
　　研究三維ECT傳感器

2、結(jié)構(gòu)參數(shù)，選取6種不同結(jié)構(gòu)的傳感器模型進(jìn)行分組試驗(yàn)，選擇對(duì)三維傳感器性能影響較大的因素，即極板層數(shù)和每層極板數(shù)，選出能同時(shí)滿(mǎn)足軸向和徑向分辨率要求的極板層數(shù)以及每層極板數(shù)的最優(yōu)組合。對(duì)選取最優(yōu)組合的傳感器模型，分析和對(duì)比空滿(mǎn)管電容值，并通過(guò)試驗(yàn)改變屏蔽罩厚度，極板張角，層間旋轉(zhuǎn)角的值，分析電容值隨參數(shù)的變化，繪制電容值隨參數(shù)的變化曲線(xiàn)，并給出三維ECT傳感器參數(shù)值的參考范圍。
　　從影響傳感器性能的參數(shù)進(jìn)行分析，由于參數(shù)與性能之間

3、是非線(xiàn)性的關(guān)系，考慮穩(wěn)定性，規(guī)范計(jì)算等問(wèn)題，故可以采用響應(yīng)面方法進(jìn)行解決。由于響應(yīng)面函數(shù)值隨自變量的變化不會(huì)過(guò)于敏感，因此采用二階響應(yīng)函數(shù)。利用正交試驗(yàn)法，選取目標(biāo)函數(shù)最小的試驗(yàn)組代入到二階響應(yīng)函數(shù)中即可求得二階函數(shù)的一次項(xiàng)和二次項(xiàng)系數(shù)。通過(guò)求響應(yīng)函數(shù)極值，即可得到傳感器結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù)。
　　從現(xiàn)有的成熟算法中，選擇已經(jīng)應(yīng)用到三維ECT圖像重建中的Landweber算法和LBP算法，分別對(duì)原型模型進(jìn)行圖像重建，并根據(jù)三維重建的空間圖