电容层析成像系统的图像重建

电容层析成像技术是20世纪80年代中后期形成和发展起来的过程层析成像技术。由于电容传感器具有“软场”特性，并且数据采集系统所获得的投影数据有限，因此图像重建精度的提高成为电容层析成像技术研究的一个难点，为解决这一问题，研究了电容层析成像系统的构成和数学模型，阐述了ECT系统的图像重建算法的发展现状及改进方法。     

电容层析成像系统微小电容测量电路的设计

微小电容检测是电容层析成像技术的关键和难点，依据油水两相流电容层析成像系统的具体要求，研究了一种微小电容交流测量电路，电容测量电路的静态测量误差＜0.2%，漂移为每小时0.05%，实验结果表明：该系统的设计满足使用要求。     

电容层析成像技术及发展现状

电容层析成像技术是80年代中后期形成和发展起来的一种基于电容传感机理的过程成像技术,叙述了电容层析成像技术的工作原理,针对传感器系统设计、微小电容测量、图像重建算法等关键技术进行分析,并阐述其发展现状。     

电容层析成像系统敏感场分析及仿真

介绍了以8电极电容传感器为基础的层析成像方法,研究了用有限元方法(FEM)对敏感场进行仿真计算,并对影响电容层析成像敏感场分布的多种因素进行了讨论．     

网格划分对ECT系统仿真数据的影响

电容层析成像系统中的先验数据是图像重建、传感器设计所需的重要数据,也是电容层析成像系统分析的关键。文章利用ANSYS软件对电容层析成像系统进行有限元求解,获取了满管、空管和中心流在网格发生变化的仿真电容值数据,并对仿真数据进行分析,为灵敏场计算及图像重建提供了一种更为准确的先验数据。     

12电极相干电容层析成像检测系统

在电容层析成像系统中,要求移相器的输出必须与检测信号达到精确同频同相,从而保证相敏解调输出的准确性．而在检测系统中存在大量杂散电容,使检测信号产生相移．为提高检测的准确性,以12电极油水两相流电容层析成像系统为研究对象,在分析电容层析成像系统测量原理的基础上,设计了电容层析成像检测系统,系统采用相干解调的方法避免了杂散电容对相位的影响．并通过实验验证了方法是实用可行的．     

网格划分对ECT系统仿真数据的影响

电容层析成像系统中的先验数据是图像重建、传感器设计所需的重要数据,也是电容层析成像系统分析的关键。文章利用ANSYS软件对电容层析成像系统进行有限元求解,获取了满管、空管和中心流在网格发生变化的仿真电容值数据,并对仿真数据进行分析,为灵敏场计算及图像重建提供了一种更为准确的先验数据。     

电容层析成像流型可视化系统研究

介绍了电容层析成像系统的工作原理,研制了一套高速数据采样基于交流法电容层析成像技术的两相流流型可视化系统,为解决电容层析成像技术在工业实用化过程中存在的一些问题,例如：系统的小型化设计,数据采集和传输的速度有等于提高,以及如何实现数据的远传等,提出模块化的系统结构,实现了电容层析成像系统的一体化设计,在有限元仿真的基础上,采用加权反投影图像重建算法以满足实时成像的速度要求,该电容层析成像流型可视化系统的成像速度在20幅／s以上,在数据通讯距离为50m的情况下,这套电容层析成像系统如实再现了试验回路中的各种流型和过渡流态。试验结果表明模块化设计是成功的。     

基于自适应权重粒子群的电容层析成像边界灰度补偿算法

电容层析成像图像重建是一个典型的病态问题,它的解是不稳定的.为了对这个不适定问题进行求解,在分析电容层析成像基本原理的基础上,提出了一种自适应权重粒子群的电容层析成像边界灰度补偿算法.该算法通过引入粒子群的平均绝对速度与理想速度,自适应调整粒子群优化算法中的参数,对成像后图像边界周围的灰度进行补偿.数值实验结果表明,同线性反投影和共轭梯度算法相比,进行边界灰度补偿后的图像兼备成像质量高、边界均匀稳定等优点,为ECT图像重建算法的研究提供了一个新思路.     

基于Broyden族校正的电容层析成像图像重建算法

为解决电容层析成像(ECT)图像重建中的"软场"效应和典型的病态问题,提出了一种采用Broyden族校正算法对电容层析成像系统进行图像重建的方法。基于对ECT系统基本原理的研究,推导出实现电容层析成像图像重建的Broyden族校正的数学模型,并采用归纳法分析了算法收敛性。对该算法应用于ECT上的可行性进行了探讨,该算法符合收敛条件且成像精度高。实验结果的数值表明Broyden族校正算法的重建图像效果非常理想,且成像质量优于SD、LBP、Landweber及CG算法,给ECT图像重建领域提供了一种有效的新方法。     

三项共轭梯度的电容层析成像图像重建算法

针对电容层析成像技术中的＂软场＂效应和病态问题,提出了一种三项共轭梯度的新电容层析成像算法.在分析电容层析成像基本原理的基础上,给出了三项共轭梯度法的迭代公式和计算步骤,并探讨了ECT应用该算法的可行性,算法满足收敛条件且重建图像误差小.仿真和实验结果表明,同LBP和普通共轭梯度算法相比,该算法兼备成像质量高、边界均匀稳定等优点.     

不受分布电容影响的ECT检测系统

目前流动层析成像技术是公认的最具前景的多相流参数检测途径,其发展主流之一是电容层析成像技术,其中小电容检测是该技术的关键和难题之一.被测小电容经过C/V变换电路后转换成的高频信号与另一路严格同频同相的信号进行同步检波而得到被测信号,因此硬件装置中移相电路的输出必须精确地与检测信号达到同步.但是在ECT系统中，存在大量的分布电容，不同的分布电容又产生不同的相位，所以这些分布电容对检测系统有很大的影响.介绍了一种不受分布电容影响的电容检测系统，该系统应用相干技术来消除分布电容的影响，从而提高了ECT检测系统的准确性.     

成像流型辨识算法

针对电容层析成像反问题流型识别较难的问题,提出了一种基于高斯混合模型的电容层析成像流型辩识算法.在阐述高斯混合模型和EM算法的基础上,结合Kmeans算法,通过训练得到各类流型所对应的高斯混合模型参数,构造分类器实现对五种流型的快速与精准的识别.实验结果表明,该算法与BP神经网络、SVM、决策树识别算法相比,辨识准确率高、识别速度快,为电容层析成像流型辨识算法的研究提供了一个新思路.     

一种分解型Quasi-Newton电容层析成像图像重建算法

针对电容层析成像系统中的"软场"效应和病态问题,在分析电容层析成像和QuasiNewton算法原理的基础上,基于非线性最小二乘的成像原理,提出了一种新的分解型Quasi-Newton电容层析成像算法,推导出了求解ECT反问题的分解型拟牛顿图像重建算法放的计算步骤,同时利用信赖域公式对目标函数的Hessian矩阵进行校正.仿真实验表明,基于分解型拟牛顿方法具有可行性,对于基本流型该算法与LBP算法相比,具有成像质量高和边界均匀稳定的特点,为ECT图像重建的研究提供了一个新的思路.     

电容层析成像系统传感器的电路设计

在电容层析成像系统中经常使用CMOS开关选择激励电极和检测电极,但这些开关会引入额外电荷或导致电荷泄漏,为此,设计了一种传感器,它不使用任何开关,直接连接在电极上,对电极上的电压采用数字化的控制,传感器的激励场是完全灵活的。     

电容层析成像投影数据的采集系统设计

电容层析系统(ECT)可分为电容传感器阵列、投影数据采集系统和成像计算机三部分.通常的ECI系统中，每个电容极板都有自己的电容检测电路，对应于同一激励源的所有投影数据并行地转换成直流信号.研究了单片机控制的采用串行数据采集方案的ECT投影数据采集系统的设计.各极板共用一套电容检测电路，对应于同一激励源的所有投影数据串行地转换成直流信号，降低了硬件成本，消除了并行测量方式通道差异所带来的误差.论述了设计的整体方案、电容检测电路、极板控制电路、单片机单元电路和软件设计.给出了数据采集系统测试实验和ECT系统成像实验的结果.     

基于图像重建基础上的两相流相关测速系统的仿真研究

气/液两相流是自然界和工业过程中广泛存在的一种非常典型且复杂的两相流形态.介绍了电容层析成像(ECT)技术和相关流速测量技术相结合实现气/液两相泡状流的离散相速度及其分布测量的研究.     

Elman神经网络在ECT系统流型辨识中的应用

针对电容层析成像系统ECT(electrical capacitance tomography)流型辨识问题,在对ECT系统工作原理和流型的辨识方法分析的基础上,提出了一种基于Elman神经网络的ECT系统流型辨识方法,该方法通过对ECT系统采集的电容值特征值提取与处理,将提取的特征值作为Elman神经网络的输入进行训练,经训练后达到流型辨识的目的.经仿真实验验证,与传统的BP神经网络相比,该方法具有结构简单,收敛速度快,不会因阶次未知而出现网络结构膨胀的问题,为ECT系统流型辨识的提供一种的有效方法.