三維電阻層析成像(ERT)硬件系統(tǒng)設計.pdf

1、電阻層析成像(Electrical Resistance Tomography，簡稱ERT)技術是電阻抗層析成像(Electrical Impedance Tomography,簡稱EIT)技術的一種簡化形式，是過程層析成像技術中的一個重要的分支。電阻層析成像技術是目前兩相流檢測中非常重要的一種方法，具有無輻射、在線測量等優(yōu)點。在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，特別是鋼鐵冶金等行業(yè)。
　　目前ERT系統(tǒng)大都局限于二維場模型重建的研究，

2、即研究對敏感場某一平面進行電導率重建。但是多相流流動情況十分復雜，有時候需要得到敏感場內(nèi)部物質(zhì)的幾何形狀等三維信息，而這些三維信息是無法從現(xiàn)有的二維ERT系統(tǒng)中獲得，因此需要設計ERT三維系統(tǒng)對敏感場進行重建。
　　本文仔細研究了電阻層析成像(ERT)技術的發(fā)展背景，工作原理和實現(xiàn)方式。在此基礎上設計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)和上位機系統(tǒng)。本論文的主要工作如下：
　　(1)詳細研

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)激勵方式采集方式等對系統(tǒng)的影響。以此為基礎，提出了一種可以用來測量三維信息的傳感器結構，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，分析電壓激勵和電流激勵的優(yōu)缺點，結合ERT傳感器的結構特點，為減小接觸阻抗帶來的影響，采用電流激勵電壓測量的工作模式。
　　(3)在前人工作基礎上，本文以微控制器LPC2148為核心，設計了三維電阻層析成像(E

4、RT)系統(tǒng)的硬件電路。硬件電路包括激勵信號產(chǎn)生模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、截面與通道選擇模塊等等。論文逐一詳細介紹了硬件電路各部分的設計思想。
　　(4)結合本文設計的傳感器結構和系統(tǒng)工作方式，提出了使用模擬開關MAX307完成截面切換和通道選擇模塊的方案。
　　(5)編寫了系統(tǒng)的軟件部分，系統(tǒng)軟件設計主要分上位機和下位機兩部分，在下位機方面，實現(xiàn)了對AD9833、儀用放大器、模擬選擇開關MAX307的程序開發(fā)。上位機程序以VB為開