ECT传感器结构影响分析

设计一种便于分析径向屏蔽结构影响的有限元分析模型,全面分析了电容层析成像(Electrical Capaci-tance Tomography)系统中阵列传感器结构参数对系统性能的影响。在定量分析的基础上合理解释并提出定性的分析结果,为全面认识传感器结构对敏感场分布的影响以及传感器的设计提供依据。有利于深入了解敏感场分布,优化传感器以改善传感器性能。     

内置式电容层析成像系统传感器优化设计

电容层析成像系统重建图像的质量主要依赖于系统的观测矩阵,即灵敏度矩阵,灵敏度矩阵的特性又由传感器的结构参数所决定的。本文提出了采用反映灵敏度矩阵特性的条件数作为主要的电容传感器优化设计指标,结合表示传感器电极总体灵敏程度的电容变化量指标,兼顾最大、最小电容测量值满足测量范围的要求,进行综合优化设计。通过有限元方法,分析了内置式传感器电极结构参数对电容测量值和灵敏度矩阵的影响,并利用综合指标进行了优化,获得了一组内置式传感器的优化结构参数。     

非规则几何形状电容层析成像传感器设计

针对非规则截面的应用场景,分析设计了非规则电容层析成像(ECT)传感器,优化设计了各项参数,并提出了针对非规则传感器场域的非均等化剖分、灵敏度计算方法以及ECT传感器优化函数。     

双阵列式电容传感器特性研究

针对电容层析成像技术的局限性,提出了新型双阵列电容传感器。利用传感器相邻极板灵敏度不均匀的特点,通过测量相邻极板电容以获得传感器内部局部浓度,重建管道内部传感器截面的相浓度分布。建立有限元模型,对不同电极数的电容传感器结构进行分析,研究了管道介电常数、电极覆盖率等传感器参数对灵敏场不均匀度的影响,得出优化的传感器参数。实验结果显示,该方法可以有效获取传感器截面局部浓度。     

基于大尺度传感器的电容测量电路抗干扰方法

为了抑制基于大尺度传感器的电容层析成像(ECT)系统的电容测量电路中的较强测量干扰,在分析了测量电路中单屏蔽同轴电缆和模拟开关杂散电容测量干扰产生机理的基础上,设计了能抗杂散电容的基于等电位驱动电缆内屏蔽技术和双T型模拟开关阵列的大尺度传感器电容层析成像系统测量电路,同时,为了提高测量电路输出信噪比,在测量过程中采用双极板激励策略增强大尺度传感器内敏感场强度.经实验测量,采用该抗干扰方法的电容测量电路的输出信噪比为56.8 dB,10h内测量值标准差为0.132fT.可见,该电路抗杂散电容干扰能力较强,输出信噪比较高,稳定性较好.     

异相介质对阵列电容传感器响应特性影响的仿真分析

阵列电容传感器为电容层析成像系统的关键组成部分，采用有限元仿真分析手段，模拟实现了阵列电容传感器的测量过程，对监测对象为油／气两相流时位于传感器中的水等高介电常数介质对传感器响应特性的影响进行了分析，并给出仿真结果。     

基于ECT技术的航空发动机尾气监测系统设计

为克服现有航空发动机尾气监测系统性能欠稳定和成本较高的问题,设计了基于电容层析成像(ECT)技术的航空发动机气路状态实时监测系统,实现了集传感器设计、数据采集及图像处理功能的一体化.系统主要包含多电极电容传感器模块、数据采集系统模块和计算机成像模块三大模块.概述了各个模块的设计思路,并详细论述了核心模块即采集系统模块的设计方法与控制流程.仿真实验表明:该系统具有性能稳定、非侵入性和实时性好等特点.     

基于内部阵列电极的电容层析成像系统

为了研究电容层析成像系统在测量高介电常数流体中的应用,设计了一套具有内部阵列电极的电容层析成像传感器,改善了传统传感器的灵敏度和非线性特性,拓宽了系统的测量范围。用蒸馏水作为连续相介质进行了数据采集和图像重建,并进一步研究了介质电导率对系统成像的影响。实验表明,该系统可以实现高介电常数介质的测量,并且可用来测量具有微弱导电能力的物体。     

电容层析成像技术的研究现状综述

详细介绍了电容层析成像（ECT）技术的近期研究进展。在简要介绍电容层析成像系统原理的基础上,重点总结了ECT技术的研究现状,包括ECT硬件、图像重建算法和应用研究等。同时,指出ECT技术发展中面临的微弱电容检测、软场特性、图像重建、标定、传感器设计、数据通信和多模态等方面的挑战,并指出了努力的方向。     

电容层析成像传感器改进方法评述

电容传感器具有非侵入、相应快、低成本、测量范围宽等特点,在多相流在线检测中具有良好的发展前景。电容层析成像中的传感器检测技术,是其在工业实际中得以应用的关键。近年来在传感器设计方面的研究取得了较大进展。通过传感器检测方式的改进、传感器模型参数最优化设计、传感器有限元场域剖分等改进方法获得的图像重建精度比传统的阵列传感器都有了明显的提高,但又都有其不同的缺点。综合各种方法设计的新型传感器能使图像重建的质量进一步提高。     

基于CS-GPSR的电容层析成像图像重建算法

提出将基于压缩感知(CS)理论的稀疏梯度投影(GPSR)算法应用于电容层析成像(ECT)图像重建过程中.采用离散Fourier变换(DFT)基将原始图像灰度信号进行稀疏化处理;将ECT灵敏度矩阵的各行按随机顺序进行排列,得到ECT系统观测矩阵,同时将测量电容向量的各行按相同顺序进行排列,得到观测投影向量;使用GPSR算法进行图像重建.仿真实验结果表明:基于CS理论的GPSR(CS-GPSR)算法重建图像质量明显优于LBP算法和Landweber迭代算法.本文所述算法可实现较高精度的图像重建,为ECT图像重建的研究提供了一种新的手段.     

3种空隙率测量建模方法的比较研究

介绍了测量空隙率的电容层析成像（ECT）系统,分析了ECT测量空隙率的基本原理。简述了3种空隙率测量建模方法,即分别基于遗传算法-偏最小二乘（GA-PLS）算法、蚁群算法（ASA）和最小二乘支持向量机（LS—SVM）的建模方法。建模数据均来自Ecr传感器获取的电容值。在此基础上,提出了以ECT传感器为信息获得手段的空隙率测量建模的统一框架。通过实验数据对3种方法进行了评价,对它们从泛化误差、最大误差、平均误差和测量时间几个角度进行了比较。结果表明：璐-SVM方法的精度最高,泛化能力最强。     

用于两相流检测电容层析系统成像的迭代算法

电容层析成像技术(ECT)在应用生产过程中作为一种在线检测技术而得到充分应用。通过精确测量ECT系统的12个电极之间的电容,并利用测量数据进行二维模型有限元法计算其电场敏感分布图,提出了一种迭代的成像算法。该迭代算法可比较精确地对管道横截面的两相流进行图像重建。并讨论了工业应用的实际问题和目前的技术上的缺陷性。     

基于改进粒子群优化的电容层析成像图像重建算法

Landweber电容层析成像ECT图像重建算法与粒子群优化算法PSO结合后能够进一步提高成像质量,但标准粒子群优化算法用于图像重建优化时存在陷入局部最优的现象。针对该问题,提出一种基于改进粒子群优化结合Landweber算法的电容层析成像图像重建算法。新算法在Landweber算法的基础上加入改进的惯性权值指数衰减粒子群优化策略,通过增加以指数规律衰减的粒子速度更新公式的约束因子,以保证算法在开始阶段具有较强的全局寻优能力,而在后期具有较强的局部寻优能力,从而实现对Landweber算法初始重建结果的进一步优化,以提高重建图像的质量。为验证新算法的有效性,选取较典型的LBP、改进Tikhonov迭代算法及Landweber图像重建算法,完成了ECT图像重建的对比实验。仿真结果表明,相对于其他算法,对于常见的几种流型,新算法在重建图像的主观及客观质量方面均有明显提高。     

基于响应面法的油气润滑ECT传感器优化设计

建立了油气润滑ECT传感器的基准三维物理模型;分析了管道厚度、电容极板长度、轴向屏蔽电极长度和径向屏蔽电极深度4个结构参数对传感器性能的影响并确定优化范围;通过灵敏度影响系数和电容响应比确立了传感器性能优化函数;采用响应面法对上述4个结构参数进行了优化设计;在此基础上以图像相对误差和图像相关系数为评价标准,对优化后传感器的重建图像质量进行了评判;研究结果表明,优化传感器得到的图像质量最高,图像相对误差平均降低了22.99％,图像相关系数平均提高了21.73％.     

几种超声位移检测用电容换能器的设计

介绍了3种用于检测超声波与声振动位移信号的电容换能器,可较灵敏地测试宽声带发射瞬态信号,具有简易的结构,尤其适合在实验室条件下对试样作测试。     

基于模糊阈值分割的ECT图像重建方法

电容层析成像(ECT)技术是近年来发展较快的过程成像技术之一,图像重建算法是其应用的关键。但由于ECT的软场特性,重建的图像往往具有边界模糊效应。提出一种基于模糊阈值的ECT图像重建方法。该方法采用Landweber法进行图像重建,引入模糊阈值法确定重建图像的最佳阈值。采用仿真实验对该方法进行了验证,结果表明:该方法重建图像精度较高,具有较大的实用价值。     

电容层析成像技术中图像重建算法的发展及研究

为使电容层析成像(ECT)技术应用于多相流参数在线测量,有效提高其图像重建精度与速度是该技术的关键,也是国内外学者的研究热点。对ECT技术图像重建算法原理进行了分类叙述,在此基础上,综述了ECT技术图像重建方法近期研究成果,提出了进一步研究的方向和内容。