電容層析成像系統(tǒng)的優(yōu)化研究及其應(yīng)用.pdf

1、電容層析成像技術(shù)(Electrical Capacitance Tomography，ECT)是一種基于電容傳感機(jī)理的過程成像技術(shù)，在石油、冶金、化工等多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。與外電極電容傳感器相比，內(nèi)電極電容傳感器具有滿管輸出線性度好，靈敏度高的特點(diǎn)。因此，本以基于內(nèi)電極電容傳感器的ECT系統(tǒng)作為研究對象。
　　本文優(yōu)化了內(nèi)電極電容傳感器的極板張角等結(jié)構(gòu)參數(shù)，研究適合內(nèi)電極電容傳感器的成像算法，搭建了基于內(nèi)電極電容傳感器的E

2、CT系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并基于此平臺(tái)研究了判別未知液體安全性方法。主要完成如下工作:
　　(1)研究了電容層析成像系統(tǒng)的基本組成及成像原理，分析了ECT系統(tǒng)成像正問題、反問題各自的特點(diǎn)及影響因素。
　　(2)針對基于外部極板陣列電容傳感器隨被測介質(zhì)介電常數(shù)的增加電容輸出值非線性變化、靈敏度低等特點(diǎn)，研究一種隨介電常數(shù)增加滿管電容輸出值線性度好并且靈敏度高的內(nèi)部極板陣列電容傳感器。以條件數(shù)為優(yōu)化指標(biāo)優(yōu)化電容傳感器的極板張角，改善靈敏

3、場分布的均勻性，制作具有內(nèi)部極板陣列的電容傳感器。
　　(3)針對計(jì)算靈敏度矩陣的傳統(tǒng)方法具有計(jì)算量大、耗時(shí)長等缺點(diǎn)，研究利用電勢分布來直接計(jì)算靈敏度的靈敏度矩陣構(gòu)建方法，節(jié)省計(jì)算時(shí)間，提高了構(gòu)建靈敏度矩陣的效率。
　　(4)研究內(nèi)部極板陣列的ECT系統(tǒng)圖像重建算法，總結(jié)LBP、Landweber、Tikhonov等常用算法特點(diǎn)，提出基于均值濾波法的LBP算法和Landweber算法，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，提高系統(tǒng)的成像質(zhì)量。

4、>　　(5)基于內(nèi)部極板陣列的ECT技術(shù)，提取多種液體的測量數(shù)據(jù)，分析檢測數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，尋找區(qū)分安全液體和危險(xiǎn)液體的特征參數(shù)，利用支持向量機(jī)法建立判別模型，實(shí)現(xiàn)瓶裝液體安全性的判別。
　　(6)基于美國NI公司PCI-6221數(shù)據(jù)采集卡和LabVIEW2009軟件搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)濾波、成像算法及人機(jī)交互界面等程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)液體安全性判別的特征參數(shù)提取、顯示以及報(bào)警。
　　本文優(yōu)化設(shè)計(jì)了基于內(nèi)部陣列電極電容傳感器EC