基于內(nèi)陣列電極雙模態(tài)層析成像系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、電學(xué)成像技術(shù)為廣泛存在的兩相流提供了有效的參數(shù)檢測手段,與其它層析成像技術(shù)相比,電學(xué)層析成像具有無輻射、響應(yīng)速度快及價(jià)格低廉等優(yōu)勢。
　　電阻層析成像(Electrical Resistance Tomography,ERT)和電容層析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)是兩種最為成熟的電學(xué)成像方法。ERT的測量對象要求流體的連續(xù)相為導(dǎo)電性介質(zhì),而ECT的測量對象要求流體的連續(xù)相為非導(dǎo)

2、電性介質(zhì),這些限制條件使得在復(fù)雜情況下,僅靠一種模式往往不能完成測量任務(wù),如何融合ERT與ECT技術(shù),以達(dá)到拓寬測量范圍,獲得更加豐富的測量信息的目的,具有極其重要的意義。
　　本課題對ERT/ECT雙模態(tài)系統(tǒng)的傳感器結(jié)構(gòu)優(yōu)化及硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了深入的研究,主要工作和結(jié)果如下:
　　1.基于ERT和ECT敏感場特性分析,借助物理場耦合分析軟件COMSOL構(gòu)建了雙模態(tài)成像系統(tǒng)陣列電極的三維模型,結(jié)合傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化指標(biāo)

3、,對陣列電極進(jìn)行優(yōu)化,設(shè)計(jì)了一種雙模態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)陣列電極結(jié)構(gòu),有效消除了兩模態(tài)的相互影響。
　　2.設(shè)計(jì)了一套基于FPGA和DSP的16電極數(shù)字化雙模態(tài)系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)單模態(tài)或雙模態(tài)運(yùn)行。FPGA主要負(fù)責(zé)對前端電路進(jìn)行邏輯控制以及信號預(yù)處理,DSP主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移及后處理、算法實(shí)現(xiàn)及與PC機(jī)通信功能。
　　3.進(jìn)行了FPGA和DSP的程序設(shè)計(jì),以及為了方便系統(tǒng)調(diào)試工作,將MATLAB和DSP編程環(huán)境CCS進(jìn)行無縫連接,并進(jìn)行了相