內(nèi)陣列電極電容層析成像.pdf

1、電容層析成像（Electrical Capacitance Tomography，ECT）技術(shù)是基于電磁場中靜電場敏感原理的比較成熟的一種電學(xué)層析成像（Electrical Tomography，ET）技術(shù)，具有無輻射、非侵入性、易于實現(xiàn)、相應(yīng)速度快、成本低、可視化的特點。在工業(yè)多相流參數(shù)檢測領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　本課題在對電容層析成像中傳感器敏感陣列電極的數(shù)學(xué)模型、等效電路、傳感器的優(yōu)化設(shè)計、硬件系統(tǒng)設(shè)計、圖像重建算法及

2、相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了深入研究，主要做了以下幾個方面的工作：
　　1.在對現(xiàn)有電容層析成像系統(tǒng)中電容傳感器測量機(jī)理進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，通過因素輪換試驗設(shè)計和均勻試驗設(shè)計方法，對內(nèi)陣列電極電容傳感器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，并給出優(yōu)化參數(shù)；提出了一種基于旋轉(zhuǎn)電極的內(nèi)陣列電極電容傳感器，并進(jìn)行了仿真研究與設(shè)計。
　　2.對電容層析成像系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了分析與設(shè)計。重點分析了C/V轉(zhuǎn)換電路和開關(guān)選通電路的特性。電容層析成像系統(tǒng)采用高速串行通

3、信接口USB2.0，以FPGA為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心處理器。并對FPGA程序進(jìn)行了模塊化設(shè)計。
　　3.在總結(jié)電容圖像重建算法的基礎(chǔ)上，對快速迭代收縮閾值算法進(jìn)行分析。提出了數(shù)據(jù)項和正則化項都取l1范數(shù)的圖像重建模型，采用原始-對偶內(nèi)點算法對其進(jìn)行求解，并進(jìn)行了仿真和實驗驗證。
　　4.利用優(yōu)化設(shè)計的內(nèi)陣列電極電容傳感器，進(jìn)行了氣固兩相流相關(guān)流型的靜態(tài)實驗、具有弱導(dǎo)電性液固兩相流流型的靜態(tài)實驗及均勻混合油水兩相流含油率測量實驗