三維電阻層析成像(ERT)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、電阻層析成像(Electrical Resistance Tomography，簡(jiǎn)稱ERT)技術(shù)是電阻抗層析成像(Electrical Impedance Tomography,簡(jiǎn)稱EIT)技術(shù)的一種簡(jiǎn)化形式，是過(guò)程層析成像技術(shù)中的一個(gè)重要的分支。電阻層析成像技術(shù)是目前兩相流檢測(cè)中非常重要的一種方法，具有無(wú)輻射、在線測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是鋼鐵冶金等行業(yè)。
　　目前ERT系統(tǒng)大都局限于二維場(chǎng)模型重建的研究，

2、即研究對(duì)敏感場(chǎng)某一平面進(jìn)行電導(dǎo)率重建。但是多相流流動(dòng)情況十分復(fù)雜，有時(shí)候需要得到敏感場(chǎng)內(nèi)部物質(zhì)的幾何形狀等三維信息，而這些三維信息是無(wú)法從現(xiàn)有的二維ERT系統(tǒng)中獲得，因此需要設(shè)計(jì)ERT三維系統(tǒng)對(duì)敏感場(chǎng)進(jìn)行重建。
　　本文仔細(xì)研究了電阻層析成像(ERT)技術(shù)的發(fā)展背景，工作原理和實(shí)現(xiàn)方式。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了三維電阻層析成像（ERT）系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包括了傳感器系統(tǒng)、硬件電路系統(tǒng)和上位機(jī)系統(tǒng)。本論文的主要工作如下：
　　(1)詳細(xì)研

3、究了ERT系統(tǒng)的資料，分析了電極材料、大小、組合方式和系統(tǒng)激勵(lì)方式采集方式等對(duì)系統(tǒng)的影響。以此為基礎(chǔ)，提出了一種可以用來(lái)測(cè)量三維信息的傳感器結(jié)構(gòu)，新的傳感器包括3層，每層8電極。
　　(2) ERT系統(tǒng)有兩種工作模式，分析電壓激勵(lì)和電流激勵(lì)的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合ERT傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為減小接觸阻抗帶來(lái)的影響，采用電流激勵(lì)電壓測(cè)量的工作模式。
　　(3)在前人工作基礎(chǔ)上，本文以微控制器LPC2148為核心，設(shè)計(jì)了三維電阻層析成像(E

4、RT)系統(tǒng)的硬件電路。硬件電路包括激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、截面與通道選擇模塊等等。論文逐一詳細(xì)介紹了硬件電路各部分的設(shè)計(jì)思想。
　　(4)結(jié)合本文設(shè)計(jì)的傳感器結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)工作方式，提出了使用模擬開(kāi)關(guān)MAX307完成截面切換和通道選擇模塊的方案。
　　(5)編寫(xiě)了系統(tǒng)的軟件部分，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要分上位機(jī)和下位機(jī)兩部分，在下位機(jī)方面，實(shí)現(xiàn)了對(duì)AD9833、儀用放大器、模擬選擇開(kāi)關(guān)MAX307的程序開(kāi)發(fā)。上位機(jī)程序以VB為開(kāi)