基于Matlab的电容层析成像系统软场特性仿真研究

电容层析成像是监测两相流动的一种新技术。它可重建两相流在其流经管道横截面上的相分布图像，而重建图像的先决条件是需获得成像系统的灵敏场分布。电容层析成像(ECT)系统阵列传感器的敏感场受被测介质的影响，这一“软场”特性是ECT应用于两相流参数测量中的一个主要问题。本介绍了基于有限元模型的仿真实验，通过典型介电常数分布下灵敏度分布与空管下灵敏度分布的差值计算与分析，研究了影响灵敏场分布的因素及其规律。     

电容层析成像系统传感器仿真研究

ECT技术是多相流检测领域中的一项新技术,主要用于识别一个封闭管道内两相流/多相流系统中各个相成分分布问题。采用一种新的方法,通过电磁场有限元仿真软件COMSOL,对电容层析成像系统进行图像重建与仿真研究。构建了ECT的不同电极模型,分别对四种典型流型进行了图像重建;通过对离散介质场域的仿真研究,分析了电极数目、屏蔽罩、径向电极对重建图像质量的影响;对气液固三相流进行了图像重建,获得了满意的重建结果。     

未知介电常数对象的ECT图像重建方法

电容层析成像技术(ECT)是近年来发展较快、较成熟的一种过程层析成像技术,电容层析成像系统敏感场分布受介质介电常数分布的影响,即敏感场具有“软场”特性,通常以已知介质介电常数的灵敏度分布作为先验知识图像重建。根据对不同介电常数被测对象的检测灵敏度分析,采用一次仿真校验法对管内测量对象分别充满高、低介电常数介质进行仿真校验,并结合滤波反投影算法实现对未知介电常数的测量对象的图像重建。     

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。     

基于SVM和ECT的两相流离散相浓度测量

利用12电极电容层析成像系统(ECT)传感器和最小二乘支持向量机(LS-SVM),提出了两相流离散相浓度测量的新方法。电容传感器用来获取反应离散相分布的66个电容测量值。LS-SVM用来建立离散相浓度测量模型,模型的输入是66个独立的电容值,输出是离散相浓度值。本方法省去了传统ECT技术测量浓度时的图像重建过程。实验结果表明:该方法是有效的,测量误差在6%以内。     

电容层析成像系统仿真研究

本文采用自开发的有限元仿真软件包分析１２电极电容层析成像系统,实现了极板间电容值计算,灵敏场确定等功能,证实了径向电极具有使传感器敏感场分布趋向均匀的作用;同时采用所获得的灵敏场分布重建了管截面图像,所得结果和实际图像基本一致,从而证明仿真结果的正确性。     

基于BP神经网络和中值滤波的ECT图像重构算法

电容层析成像技术（ECT-Electrical Capacitance Tomography）是基于电容敏感原理的过程成像技术,具有非侵入性、造价低、安装方便、实时性好等优点。图像重构作为ECT系统的关键技术,其实质是根据物体内部介电常数的空间分布推导出管道中各相分布的过程。本文针对重构问题的非线性、病态性等特点,采用了基于BP神经网络的ECT图像重构算法,并引入中值滤波对重构图像进行增强。仿真结果表明,该算法可以有效地实现图像重构和令人满意的增强效果,它大大提高了重建图像的质量,是一种有效的ECT图像重构算法。     

电容层析成像系统三维图像重建的研究

探讨了电容层析成像(ECT)系统中利用二维断层图像进行三维表面重建并由三维图像求取两相流中离散相体积和观察其空间位置的方法。首先对二维断层图像序列进行轮廓抽取和细线化，然后进行轮廓匹配和轮廓插值并进行表面重建。初步的仿真结果表明，使用的三维重建算法简单、重建精度高、成像速率快。     

基于修正隐式Landweber方法的ECT图像重建算法

针对电容层析成像(ECT)技术中存在的软场效应及病态问题,提出一种基于修正隐式Landweber的电容层析成像算法。在分析电容层析成像系统基本原理的基础上,给出隐式Landweber方法解决ECT图像重建问题的求解公式,并对该公式进行迭代修正。同时对修正后的隐式Landweber电容层析成像算法的收敛性进行分析。仿真实验结果表明,修正隐式Landweber方法在解决ECT图像重建问题上,其精度与速度均优于经典Landerber、LBP等方法,且实现简单、稳定性好。     

螺旋极片ECT传感器灵敏场分析

电容层析成像系统(ECT)中,灵敏场分布作为反演计算的先验数据,对测量结果影响相当大,均匀的灵敏场能有效地提高浓度测量的准确性。直极片ECT传感器灵敏场不均匀程度较明显,靠近极片处介质对相应的极片对电容的贡献份额较大,而在靠近管道中心位置,对各极片对的贡献份额均较小。因此在实际测量中,对管道中心浓相分布和近管壁处环状稀相分布较难以区分。针对其在实际浓度测量中存在较大误差这一弱点,本文使用电磁场仿真软件Ansoft对螺旋极片ECT传感器进行三维有限元仿真研究。结果表明:螺旋极片ECT传感器这一理论模型,具有更为均匀的灵敏场。这一结论对提高ECT传感器的测量质量具有重大意义。     

基于Matlab的电容层析成像敏感场的仿真研究

电容层析成像是监测两相流动的一种新技术。它可重建两相流在其流经管道横截面上的相分布图像,而先决条件就是要得到敏感场的分布。本文对电容传感器进行了数学描述,建立了电容敏感场分布的数学模型及其有限元模型,介绍了敏感场的计算方法,然后利用有限元法,用Matlab工具实现了敏感场的仿真,并且研究了敏感场分布的规律。实验证明:本文建立的电容敏感场分布符合实际,而且在速率方面也能满足很好的要求。     

基于GMRES的超声过程层析成像算法研究

当前超声气固两相流层析成像的难点在于难以获得有效的信号和图像重建算法精度不高。鉴于此,作者以超声衰减理论为基础,提出一种基于广义最小残差(GMRES)迭代的超声层析成像重建算法：首先利用广义极小残差迭代算法获取初始物体浓度分布信息,然后采用均值滤波并设定灰度门槛的方法对其进行修正以提高图像精度。为验证该算法的可行性,利用数值仿真在较少有效信息条件下,求解欠定稀疏线性方程,将结果与现有几种图像重建算法比较发现该方法成像精度高,之后进行的超声气固两相流层析成像实验结果表明：采用该算法的成像系统能够反映管道内气固两相流截面固相浓度分布特征。     

基于双截面ERT对鼓泡床气含率分布的可视化测量

鼓泡床以其结构简单、效率高,广泛应用于化工、制药等领域。鼓泡床中气/液分布受诸多因素影响,如筛板构型、气/液混合比、温度等,而气/液分布直接影响反应效率。因此,气含率分布的实时检测成为过程控制及鼓泡床优化的重要依据。通常,传统检测手段,如压差法及电导探针法,仅能测得集总或局部信息。将电阻层析成像(ERT)技术引入鼓泡床测量,可获得2D/3D电导率分布及流速分布图像。通过对数据/图像后处理,可提取整体和局部流动参数。试验结果显示,ERT结果与传统方法符合,测量误差≤5%。     

模糊神经网络两相流流型辨识算法的研究

针对电容测量灵敏度分布易受被测两相流介质分布的影响,对由电容传感器阵列采集的反映两相流介质分布的信息进行模糊处理,经Ｋｏｈｏｎｅｎ 网络的自组织学习,提取输入模式样本的分类特征,通过ＢＰ网络的监督学习,可实现两相流流型的有效判别和分类     

用于重建流体分布的多电极电容层析成象方法

一种用于两种成份流体成象的多电极电容层析成象系统的有限元模型和成象方法,当已知流体成份分布 时"用有限元方法求出电极对之间的电容值,并用该方法计算出系统的灵敏度分布,以此作为先验知识用反投影法 重建出流体成份的分布图象.     

基于Web的种子驱动的“isa”关系的模式表示和获取

"isa"关系是知识获取中一种基本的语义关系,给出了中文"isa"关系的模式表示和获取方法。提出基于模式特征的种子选取算法和基于特征词的种子驱动的模式学习算法。实验说明了方法的有效性。     

电容式两相流层析成象系统仿真研究

以油料在管道中输送为例进行电容层析成象仿真.利用有限元方法对电场建立数学模型,在SGI indigo 2 工作站上,使用AVS可视化软件和反投影算法,对3种典型流态模型反演及显示其流体成份分布的图象.     

一种三维规则数据场的特征可视化方法

本文给出一种基于特定对象边缘抽取与绘制的特征可视化方法，该方法以在三维规则数据场中构造的一组Ｈａｒａｌｉｃｋ正交多项式为基，在以各网格点为中心的子区域内求灰度分布的拟合函数，通过对拟合函数二阶方向导数零交叉点的判断，抽取特定对象的边缘点，在此基础上，考虑在１８－连通意义下，三维边缘点的三角面片和多边形的表示与拼接，本文介绍这种特征可视化方法的实现，同时给出实验结果。     

一种基于边折叠的LOD自动生成算法

多细节层次（LOD）是实时图形生成的一项重要技术。介绍了几种典型的多细节层次模型的自动生成算法，在此基础上提出了一种基于边折叠的多边形网格模型简化算法。实验表明，这种网格模型简化算法能在损失很少的屏幕像素误差的前提下提高图形绘制速度，是一种简单且有效的LOD自动生成算法。     

A pore-scale model for simulating water flow in unsaturated soil

Pore-scale simulation and tomography have been used in a combination over the past decade to study some fundamental physical and biogeochemical processes in soil that are difficult or impossible to measure, one of which is water flow in unsaturated soil. Considering that an important application of pore-scale simulation in soil is to elucidate how convective water flow distributes soluble nutrients through the heterogeneous pore space when water flow is in steady state, we propose an alternative model in this paper to simulate unsaturated water flow at pore scale. The model is quasi-static, consisting of two steps. The first one is to determine water distribution in the pore geometry using a morphological model; once the water distribution is known under a pressure, the water–air interface is fixed in space. The second step is to simulate water flow numerically by solving the Stokes equations in which the water–air interface is treated as a boundary. We test the water flow model against analytical solution of thin water film flow over a non-slip solid wall, and then combine it with the morphological model to simulate water flow in 3D soil structures acquired using X-ray tomography at resolution of 10 µm. As a validation, we compare the permeability calculated by the model under different saturations with those estimated by the van Genuchten formula using the saturated permeability and water retention parameters obtained from the morphological model. We also discuss the pros and cons of the model and its implications in unsaturated soil modelling.