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。     

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。     

电阻层析成像系统敏感场特性分析及仿真

电阻层析成像系统敏感场受多相流介质分布的影响,敏感场分布数据作为图像重建所需的先验数据必须通过理论计算的方法得到,为降低敏感场的软场误差,提高重建图像质量,对敏感场分布进行深入的分析是极为必要的。论文在分析电阻层析成像的基本原理的基础上,采用有限元的方法建立了敏感场的数学模型,通过对离散介质场域的研究,分析了影响敏感场分布的因素及规律,完成了敏感场分布计算及可视化仿真。实验证明建立的有限元模型是正确的,而且敏感场分布符合实际,运算速度在10s左右,为相关的图像重建算法提供了依据。     

输浆管道液—固两相流静电场特性研究

利用有限元方法建立了输浆管道内液-固两相流(矿浆)的静电场模型,以检测灵敏度为媒介,对液-固两相流的软场特性进行深入研究,分析了矿浆的流速、固体颗粒大小、结垢、浓度对软场特性的影响,得出了如下结论:在矿浆流速越低、矿浆固体颗粒越大和结垢层越厚时,灵敏度分布越不均匀;矿浆浓度的变化越大,对灵敏度影响越大。这一结论为输浆管道液-固两相流的可视化检测提供了技术支撑。     

光纤Bragg光栅损伤检测系统

损伤会导致结构局部刚度的下降,结果使损伤部位邻域的应变场分布发生显著变化。光纤Bragg光栅（FBG）传感器具有很高的灵敏度并能组成传感网络,适合于检测应变场的变化。通过应变场的变化也可以对失效螺钉进行定位。分布在结构表面的FBG传感器检测的应变数据组成向量,其单位向量定义为“模式”,该模式与载荷大小无关,与加载点位置有关,因此,能用于描述应变场。如果损伤前后模式的相关系数小于1,则加载点附件的螺钉可以判定为损伤。该方法在机翼盒段螺钉失效检测实验得到应用。     

电容传感器成像敏感场若干影响因素探讨

电容层析成像(ECT)是一项基于图像的过程检测技术,具有实时性好,非侵入性,价格低廉的优点,适用于多相流检测,并已开始被引入两相流的测量中.在对电容传感器进行数学描述的基础上,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,利用有限元法研究了敏感场电势的分布规律.仿真实验表明:灵敏度分布函数受到介质分布的影响.     

一种提高电阻式传感器灵敏度的双传感器电路

提出一种双传感器电路,其原理是利用1个传感器在气氛变化时电阻的变化,改变通过另1个传感器的电流,使得后一传感器在气氛变化时电流和电阻的同时变化,使灵敏度得到极大提高。以SrFeO3薄膜传感器考察了这种双传感器电路的实际效果。     

电阻层析成像系统中等电势线电极传感器建模与仿真

本文根据电极传感器是等势体这一特性建立了一种新型的电流激励有限元线电极模型,真实的仿真了物理线电极模型。由得到的仿真结果表明,采用等势体线电极模型可以更细腻地反映实际传感器测量最敏感场域中的电场分布及其变化,有助于从理论上分析测量过程中,电流从流入电极到流出电极的空间分布规律,实现电阻层析测量系统中传感器的优化设计。     

基于MATLAB的电容层析成像系统灵敏场的仿真研揪

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。本文介绍了基于MATLAB的有限元模型的仿真实验，通过数据分析研究了灵敏场分布的规律。     

基于贝叶斯理论快速ERT图像重建算法

针对电阻层析成像系统中图像重建不适定问题,与现有ERT图像代数重建算法不同,提出一种基于贝叶斯理论快速一步动态图像重建算法。在阐述电阻层析成像的理论基础上,利用有限元方法建立敏感场数学模型,得到灵敏度矩阵和投影数据。在分析贝叶斯理论基础上,推导出快速一步动态图像重建模型,并将介质分布的先验信息和噪声随机信息等统计信息引入到图像重建中,实现对电导率的重建。分析了不同分布先验概率参数和不同噪声信噪比等影响因子对算法重建结果的影响,并与高斯牛顿迭代、贝叶斯迭代重建算法相比较。结果表明,所提算法重建速度有很大提高,并能较好反映被测介质的相对位置。     

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。     

电容耦合电阻层析成像传感器结构优化设计研究

针对电容耦合电阻层析成像传感器的优化设计,首先利用有限元仿真软件建立了12电极传感器有限元模型,并分析了后续图像重建所需的传感器灵敏场,之后将该仿真模型与实际传感器相应的测量数据及重建图像进行对比验证,研究表明仿真与实验结果能够较好吻合,为对传感器性能进一步研究提供可靠基础.为了提高系统稳定性及抗干扰能力,以该原始模型...     

电阻层析成像系统全电极模型仿真研究

在电阻层析成像系统中,激励模式和电极数目的设计直接影响到整个系统。为了提高重建图像质量,更好地指导ERT系统设计,对敏感场进行深入的分析是必要的。通过电磁场有限元仿真软件COMSOL,构建ERT的电极模型,通过对空场和离散介质场域的仿真研究,分析了各个因素对敏感场的影响,并对四种典型流型进行了图像重建。仿真实验表明,COMSOL图像重建效果满意,为图像重建的研究提供了新的思路。     

一种新型集成荧光传感器设计与实现

基于标准CMOS工艺设计了一种新型的集成荧光传感器,该传感器采用P+/Nwell/Psub双结深光电二极管结构和高灵敏度的电容跨阻抗放大器(CTIA)有源像素电路结构。传感器采用0.5μm CMOS工艺实现,测试结果表明:双结深光电二极管在波长532 nm时具有峰值灵敏度为2×10-8A·m2/W,CTIA有源像素结构在光照6lx、积分时间为310μs时的灵敏度可以达到2243 V/lx·s。该设计表明:采用双结深光电二极管单元的CTIA有源像素电路对微弱的光具有更高的光电转换灵敏度。     

电学层析成像中软场效应的度量与应用

“软场效应”的存在导致电学层析(ET)成像技术重建图像分辨率低,为了度量“软场效应”并降低其影响,提出了一个基于灵敏度系数的“软场效应”度量指标,据此实施ET测量数据的重构.实验结果表明:软场效应指标能够有效地反映“软场效应”对ET成像空间分辨率的影响,重构的数据能够提高已有ET算法的空间分辨率.     

基于多高斯分布的背景生成算法

提出一种基于序列图像的改进的多高斯分布背景生成算法。该算法在用多高斯分布背景中每个像素建模的基础上,把每个像素对应的若干个高斯分布分成可靠分布和不可靠分布,依据序列图像中每幅当前图像的像素值创建新分布、更新已有分布和删除过时分布来更新背景模型,并实时生成不含运动目标的背景图像。算法定量分析了实验数据,结果证明,该算法具有良好的自适应能力和稳定性。