電容層析成像系統(tǒng)的優(yōu)化研究及其應用.pdf

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

2、CT系統(tǒng)實驗平臺，并基于此平臺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介電常數的增加電容輸出值非線性變化、靈敏度低等特點，研究一種隨介電常數增加滿管電容輸出值線性度好并且靈敏度高的內部極板陣列電容傳感器。以條件數為優(yōu)化指標優(yōu)化電容傳感器的極板張角，改善靈敏

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

4、>　　(5)基于內部極板陣列的ECT技術，提取多種液體的測量數據，分析檢測數據的特點，尋找區(qū)分安全液體和危險液體的特征參數，利用支持向量機法建立判別模型，實現瓶裝液體安全性的判別。
　　(6)基于美國NI公司PCI-6221數據采集卡和LabVIEW2009軟件搭建實驗平臺，完成系統(tǒng)的數據濾波、成像算法及人機交互界面等程序設計，實現液體安全性判別的特征參數提取、顯示以及報警。
　　本文優(yōu)化設計了基于內部陣列電極電容傳感器EC