電容成像技術(shù)在熱物理量測(cè)量中的應(yīng)用研究.pdf

1、電容層析成像技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)基于電容敏感原理的過(guò)程成像技術(shù)，該技術(shù)具有非輻射、非侵入、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可獲取二維/三維過(guò)程參數(shù)信息等優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)極具發(fā)展?jié)摿Φ倪^(guò)程成像技術(shù)。本文針對(duì)電容層析成像技術(shù)的圖像重建、傳感器設(shè)計(jì)及標(biāo)定等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，具體內(nèi)容如下： 詳細(xì)總結(jié)了電容層析成像圖像重建算法，將算法分為非迭代類、迭代類及智能優(yōu)化三大類，并對(duì)算法的各類準(zhǔn)則加以總結(jié)。同時(shí)，在總結(jié)近幾年應(yīng)用較廣泛的迭

2、代方法的基礎(chǔ)上，給出了一種通用迭代公式，推導(dǎo)出了通用優(yōu)化迭代步長(zhǎng)公式，進(jìn)一步導(dǎo)出了通用迭代-單步法公式。 比較了四種不同正則類算法，結(jié)果表明，除深度歸一法外，標(biāo)準(zhǔn)Tikhonov法、光滑約束法及Rutishauser法成像質(zhì)量無(wú)明顯區(qū)別。實(shí)際應(yīng)用中考慮正則參數(shù)的取值范圍，應(yīng)優(yōu)先采用標(biāo)準(zhǔn)Tikhonov法、光滑約束法。此外，還采用相關(guān)系數(shù)、空間圖像誤差及歸一化均方距離等評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)常用的ECT圖像重建算法進(jìn)行了比較評(píng)價(jià)。 提

3、出一種采用均勻設(shè)計(jì)與最小二乘支持向量機(jī)相結(jié)合的電容層析成像傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法。該方法以敏感場(chǎng)均勻度為設(shè)計(jì)目標(biāo)，采用均勻設(shè)計(jì)安排試驗(yàn)，并用因素輪換法進(jìn)行尋優(yōu)計(jì)算，從而得出優(yōu)化的傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)。結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)優(yōu)化的電容成像系統(tǒng)具有較好的成像效果。該方法試驗(yàn)次數(shù)少，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。 針對(duì)常規(guī)傳感器無(wú)法滿足微小尺度脈動(dòng)熱管流型測(cè)量的需要，比較分析了三種不同徑向電極布置方法，提出一種新型徑向電極布置的微小尺度傳感器，并對(duì)電極間絕緣介

4、質(zhì)介電常數(shù)及屏蔽罩與電極外表面距離對(duì)電極對(duì)間電容的影響都進(jìn)行了詳細(xì)的探討。將新設(shè)計(jì)的傳感器用于脈動(dòng)熱管流型監(jiān)測(cè)，獲得了較好的結(jié)果。 根據(jù)代用炸藥壓制成型測(cè)量的特點(diǎn)，提出采用無(wú)徑向電極的內(nèi)置電極傳感器布置方式，采用線性標(biāo)定法，并對(duì)該方法進(jìn)行了驗(yàn)證。 針對(duì)通道型多孔介質(zhì)的結(jié)構(gòu)，經(jīng)適當(dāng)簡(jiǎn)化，推導(dǎo)出測(cè)量電容與被測(cè)物質(zhì)介電常數(shù)的標(biāo)定關(guān)系式，根據(jù)該關(guān)系式提出一種三點(diǎn)標(biāo)定法，并將其應(yīng)用于多孔介質(zhì)燃燒的標(biāo)定，并用仿真模型及實(shí)驗(yàn)證明了該方