基于有限元法及改進(jìn)迭代算法的電磁層析成像研究.pdf

1、電磁層析成像(Electromagnetic Tomography，EMT)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新的過(guò)程成像技術(shù)。它可以獲得目標(biāo)空間內(nèi)電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率的信息，測(cè)量時(shí)的非接觸和非介入的特性避免了電極和物體之間接觸電阻的影響，另外還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)成本低，響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。EMT技術(shù)在異物檢測(cè)、海上油田三相流的測(cè)量，食品監(jiān)測(cè)等許多領(lǐng)域中都具有應(yīng)用的潛力。
　　對(duì)正問(wèn)題和逆問(wèn)題的研究是電磁層析成像技術(shù)研究中的關(guān)鍵。本文從基本電磁理論出發(fā)，

2、對(duì)EMT的正問(wèn)題進(jìn)行仿真及分析，提出改進(jìn)的剖分方式并進(jìn)行對(duì)比研究。在逆問(wèn)題的研究中提出了一種基于牛頓法的改進(jìn)算法以改善非線性方程病態(tài)性，并減少介質(zhì)的非均勻性對(duì)成像的影響。所做工作如下:
　　(1)使用基本數(shù)學(xué)原理及電磁理論對(duì)EMT的基本原理進(jìn)行分析計(jì)算。對(duì)正問(wèn)題及逆問(wèn)題的基本概念進(jìn)行總結(jié)，并確定使用有限元方法進(jìn)行正問(wèn)題的計(jì)算。
　　(2)使用Maxwell2D軟件以有限元方法為基礎(chǔ)解決正問(wèn)題。詳細(xì)分析成像區(qū)域媒介屬性、成像對(duì)

3、象屬性、成像物體的數(shù)量、成像物體的位置以及激勵(lì)線圈的電流大小和激勵(lì)頻率對(duì)物場(chǎng)中磁感應(yīng)強(qiáng)度的影響。研究得到磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布情況，物場(chǎng)中心的敏感場(chǎng)強(qiáng)度及多物體時(shí)各個(gè)物體間對(duì)周圍磁感應(yīng)強(qiáng)度的影響。而后，針對(duì)正問(wèn)題普遍采用的自適應(yīng)剖分方法，提出采用均勻分割剖分的方法進(jìn)行正問(wèn)題研究，以減少正逆問(wèn)題剖分方法的不一致性并驗(yàn)證其可行性。
　　(3)列舉圖像重建的線性法、迭代法、優(yōu)化算法等主要算法，重點(diǎn)描述了線性反投影法和牛頓法。針對(duì)非線性方程病態(tài)