电容层析成像系统传感器优化设计

针对电容层析成像系统的数据采集系统存在的灵敏度低,检测信号微弱,信噪比低等问题,分析电容传感器各结构参数对系统物理性能的影响,建立了传感器敏感场场域的数学模型,从软场角度,介质分布,敏感场的均匀性以及传感器结构参数等方面进行了分析,确定了传感器的优化设计函数。采用响应面方法对隐式函数进行拟合,得到响应面方程并加以验证,获得了一组传感器优化参数,完成了传感器的优化设计。图像重建结果表明,采用优化后得到的传感器重建精度高,对ECT系统的研究具有重要意义。     

电容层析成像系统阵列传感器的优化设计

电容层析成像系统的结构参数对电容敏感场灵敏度的分布有重要影响,进而影响重建图像的质量.本文提出了一种灵敏场均匀性的评价指标,并据此对电容层析成像系统阵列传感器进行了优化设计.     

电容层析成像系统传感器设计新方法

在电容层析成像系统中,为了提高重建图像的精度,常用的方法是提高成像传感器的极板数目,以获得较多的图像重建所需的独立电容测量值数目,但这种方法是以牺牲检测场的灵敏度为代价的。该文提出了一种在有限极板数条件下通过改变极板的组合方式成倍提高成像系统的独立电容测量值数目的方法。仿真结果表明该方法在不降低检测场灵敏度的前提下提高了电容测量值数目,从而提高了图像重建质量。     

介电常数分布对电容层析成像传感器灵敏度的影响

电容层析成像技术（ECT）近年来发展迅速。ECT传感器属“软场”传感器，其灵敏度分布受被成像介电常数分布的影响。由于“软场”特性的复杂性，图像重建时常忽略其影响，其结果是重建图像中有较大的“软场”误差。为获得高质量的图像重建，必须研究ECT传感器的软场特性。本文通过典型介电常数分布下灵敏度分布的计算与比较，分析了ECT传感器的“软场”特性，给出了介电常数分布对灵敏度分布影响的主要规律。     

双层电容层析成像传感器及应用

电容层析成像在气力输送过程中具有十分重要的应用地位，可进行固相浓度分布测量，流型判断。利用双层电容层析成像传感器不仅可以进行浓度测量还可以进行相关测速。基于这种思想，设计了一种双层电容传感器，与电容测量系统结合，用于气力输送过程固相浓度和速度的测量。     

非闭合电极电容传感器在电容层析成像中的应用

提出了一种新型的非闭合电极电容传感器，以满足利用电容层析成像技术来测试冻土中水分迁移、物质组成及其动态变化特性的要求，对该电容传感器的敏感场进行了计算，并对其进行了成像仿真研究。结果表明：该电容传感器可以实现测试区域内不同形状物体的测量及图像重建，其中Landweber成像算法对该传感器成像质量最好，从而为利用电容层析成像技术来进行冻土测试提供了实验基础。     

微型电容层析成像传感器的设计及应用

本文提出一种电容层析成像微型传感器,实现脉动热管内两相流的可视化监测及液膜厚度的测量.该传感器也作为流动管道,具有和测量管道基本相同的传热和流动特性.同时,建立基于图像灰度的液膜厚度测量方法,并采用最大类间方差法对重建图像进行处理.实验结果表明：可视化监测图像与实际相符,液膜厚度测量结果与Nusselt理论计算结果吻合较好.相比普通电容层析成像传感器,其测量精度和空间分辨率都有一定提高,从而拓宽了电容层析成像技术的应用范围.     

电容层析成像技术及应用

本文叙述了电容层析成像技术的基本原理,介绍了该技术在传感器,检测电路,图像重建算法及应用等方面的发展状况,并指出了今后可能的发展趋势。     

矩形电容层析成像传感器仿真模拟和实验测量

常规电容层析成像传感器为规则对称方形或圆形结构,其测量和成像算法已相对成熟.由于受循环流化床旋风分离器入口结构段的限制,上述传感器结构已不能应用在旋风分离器入口段的测量,因此为了研究大型化循环流化床多旋风分离器并联布置入口段固体颗粒浓度分布,提出和设计了一种矩形非常规电容传感器,该传感器为12电极结构,在每个入口段的短边布置2个电极,长边布置4个电极,成像敏感场仿真计算基于Ansoft-Maxwell软件.对此传感器进行了静态仿真模拟研究和静态实验测量,对不同激励电压和频率测量结果进行分析,并对测量结果进行误差分析,得到矩形不规则电容传感器最佳测量参数(激励电压和频率),并对循环流化床分离器入口段进行了动态测量.结果表明,这种矩形非常规电容传感器可以用于循环流化床冷态试验台的旋风分离器入口段的直接测量,测量结果对改进旋风分离器的布置方式有参考意义.     

新型电容层析成像数据采集系统的研制

电容层析成像技术应用于工业现场时往往存在一些问题.针对这些问题,本文设计了一种新型的电容数据采集系统,初步实验表明测量66个电容的时间为4.2ms,传送一副图像所对应的电容值时间约为2ms.     

电容层析成像三维成像算法研究与软件设计

为了研究循环流化床中气体 -固体的分布规律 ,基于电容层析成像得到的二维断面浓度分布 ,利用一种线性差值算法 ,构建固体颗粒的三维浓度分布。三维图像的显示采用 C 语言和 Open GL系统完成 ,并将该算法用于循环流化床中 ,结果清楚地显示了气泡的发展变化过程。     

电容层析成像系统测量数据的归一化处理

电容层析系统重建图像前通常要对电容测量值作归一化处理，目前通用的是基于并联模型的归一化处理方法，本文用串联模型对测量数据进行了归一化处理，仿真结果表明，采用基于串联模型的归一化处理方法，可获得更好的重建图像质量。     

电容层析成像中图像重建算法评述

电容传感器具有非侵入、响应快、低成本、测量范围宽及易于安装等特点,在多相流在线检测中具有良好的发展前景。 电容层析成像中图像的重建算法与技术,是其在工业实际中得以应用的关键。近年来在图像重建方面的研究取得了较大的进 展,Tikhonov正则法,基于LBP迭代法、Landweber迭代法、同步迭代法及神经元网络法等对图像重建精度比LBP方法都有 了明显的提高,但其重建速度有待于进一步提高以适应在线应用。     

交流ECT测量系统在实际中的应用

基于交流充放电系的电容层析成像测量系统敏度高，可检测到0.01pF的电容值，误差仅为0．0002pF,测量范围宽0．01至2pF，与直流电容层析像系统相比稳定性好，采集速度快，可达150幅／s，实验测量结果与直流系统相比有明显改进。     

电阻层析成像传感器软场特性分析

电阻层析成像ERT所基于的测量原理是：在电场作用（电流激励）下被测区域中电阻分布的不同会导致边界电压的改变。ERT传感器测量敏感场受被测介质分布的影响。这一软场特性是ERT图像重建中的主要困难之一。本文通过对电阻层析成像传感器的灵敏度分布的有限元分析,研究发软场特性的规律。结果表明,不同电阻率的介质分布对灵敏度值正负极性变化影响不大,而各处灵敏度值大小变化不仅与介质分布有关,还与该点在敏感场中的位置有关。     

电容层析成象系统中微小电容测量法

电容层析成象技术（ＥＣＴ）是一种最早发展起来的过程成象技术。由于为重建图象所需测量的电容变化量相对于ＥＣＴ传感器的固有电容非常小,总的杂散电容值又远大于待测电容,因此ＥＣＴ对电容检测提出了极为严格地要求。本文介绍了ＥＣＴ系统中最常用的３种微小电容检测电路—充电／放电电路、带反馈补偿的交流测量电路以及自平衡电容测量电路,并指出了它们的优缺点。     

电容式位移传感器转换电路的设计

介绍一种用于动平衡分析仪差动电容式位移传感器信号转移电路。利用差动测量技术，将电振动引起的微小电容变化量转化成交流电压信号。电路由差动放大电路、正弦信号发生器、模拟乘法器和二阶低通滤波器组成，该电路线路简单、集成度高、便于调试。通过电压转换电路可以将－10～＋10V的输出电压转变成为0～5V的电压，便于带有A／D转化电路的单片机系统直接进行A／D转换，简化了电路设计。实验表明该转换电路具有较好的线性和抗干扰性。     

工业过程电容层析成像系统的硬件设计

设计一个具有简化电路结构的8极板电容层析成像系统硬件部分。该系统不仅适合实验室研究用,亦适合工业应用。它的最明显特色是硬件电路结构简单,性能优良,主要论述了该系统的结构特色,包括整体方案,极板控制阵列,基于AC的微小电容检测系统,软件补偿CMOS开关的耦合电容,系统标定和通信电路。     

电容传感器的敏感探头

本文论述了电容传感器几种适用的敏感探头:圆筒内表面探头、圆柱外表面探头、平面探头、同轴圆柱探头的结构原理与电容量的计算方法,并指出各自的适用范围。