电阻层析成像系统的硬件设计

电阻层析成像是利用多相介质具有不同的电导率,通过传感器测得数据,运用适当的算法重建电导率分布的一种过程层析成像技术。针对现有的成像技术存在的成本高、响应速度慢、不能测量导体的问题,设计了一种新型高精度电阻层析成像系统。硬件部分主要设计了DDS信号产生电路、电流源产生电路、微弱电压信号接收与调理电路、RS485通讯以及STM32F407和CPLD最小系统电路。实际实验搭建了固液两相流测量装置,结果表明该系统成像精度高、实时性好。     

电阻层析成像系统信号预处理模块的设计

电阻层析成像技术在两相流中有广阔的应用前景。随着科技的发展，制约ERT系统实时性的不再是计算机数据处理能力和A／D转换性能．取而代之的是解调滤波环节成为整个系统中耗时最多的部分。本文着重分析比较了几种解调方法的优缺点，并根据自身系统的特点选用了乘法解调.设计并仿真了滤波器的性能。     

电阻层析成像系统软场特性研究

基于有限元仿真结果对电阻层析成像(ERT)传感器的"软场"特性作了深入研究.研究结果表明,ERT传感器的"软场"特性主要体现在其灵敏场的分布受被测介质的分布及两相介质电导率差值的影响.其它条件相同电极数目不同的ERT的灵敏场分布有所不同,但软场特性基本相同.     

电阻层析成像技术的研究

本文对近年来兴起的过程电阻层析成像(ERT)技术作了综述,并介绍了作者在从事ERT技术研究中所取得的成果,包括关于敏感电极阵列、图像重建算法的仿真研究和在所开发的TERT-2型层析成像系统上的静态模拟实验研究。     

电阻层析成像技术的发展

电阻层析成像(Electrical Resistance Tomography简称ERT)技术,作为一种新兴测量技术,受到越来越多领域的重视.本文主要介绍了该技术的发展历程,然后在综合软、硬件发展以及应用现状基础上,指出了E RT技术在发展中急需解决的问题.     

电阻层析成像有限元仿真模型分析与设计

本文根据电阻层析成像(ERT)中常采用的16电极相邻激励模式,以及有限元计算中广泛采用的三角形网格元素划分.比较分析了5种不同拓扑类捌模型的对称性误差和结构性误差.仿真结果表明不同类型模型各有优缺点,实际应用中应结合具体情况与系统要求选择理想有限元模型.在此基础上,讨了网格分布形式、有限元质量等因素对ERT有限元仿真不确定度的影响,并探讨了提高ERT计算精度的有限元网格设计方法.仿真实验表明,传统的按等间隔原理剖分的有限元模型并不合理,而通过适当调整有限元剖分密度等措施可降低ERT有限元计算的不确定度.     

双敏感电极阵列的电阻层析成像系统的优化设计

电阻层析成像(ERT)和相关技术的结合可获得更多信息,这对气/液两相流参数如气相速度及其分布的测量有实际意义.基于此目的,双敏感电极阵列的电阻层析成像系统被设计和开发,此文着重讨论其优化设计和实验测试结果与分析.     

多处理机网络在电阻层析成像系统中的应用研究

两相流在线实时监测对电阻层析成象技术的实时性能提出了很高的要求,但提高过程层析成象技术的实时性能受到基于ＶｏｎＮｅｕｍａｎｎ结构的串行计算机体系结构的限制。本文从提高ＥＲＴ系统的实时性能出发,针对ＥＲＴ系统的特点,将并行处理技术引入到电阻层析成象系统中,设计了应用于ＥＲＴ系统的拓扑可重构的多处理机网络及二者之间的接口电路,并实现了ＥＲＴ系统的控制、数据采集和图象重建。测试结果表明此多处理机网络对于提高ＥＲＴ系统的实时性能是有效的。     

电阻层析成像(ERT)系统工作模式的研究

ERT系统中有多种数据采集方式,分别适用于不同的系统.且不同的数据采集方式下所得到的边界测量信号有不同的形式.提出一种电流源激励、电流检测的单电极激励的新型数据采集模式,分析新型数据采集模式与原数据采集模式的差异,通过实验验证新型模式的可行性.在提出的新型数据采集模式上采用方波电流激励方式,并取得了很好的实验结果.     

电阻层析成像有限元分析若干技巧

电阻层析成像(ERT)技术是目前过程层析成像技术的研究热点之一,工业应用前景看好.有限元法是分析ERT中电磁场问题的强有力的工具.然而,关于有限元法详细步骤介绍的文献较少,如场域剖分、边界条件处理等.本文以二维管截面电磁场场域为例,剖析场域剖分以及边界条件处理过程中的若干技巧.     

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。     

12电极电容层析成像系统的设计

电容层析成像技术(ECT)是基于电容敏感原理的过程层析成像技术(PT).它可进行多相流的相浓度、流型、流量等参数的在线测量,是目前最具发展前景的多相流参数检测方法.本文以12电极电容层析成像系统为研究对象.主要介绍一种基于交流激励型的电容层析成像的C/V转换电路,并分析了该电路的工作原理.该电路能抑制杂散电容的干扰,能...     

基于双极性脉冲电流技术的电阻层析成像硬件系统的研制

提出了一种利用双极性脉冲电流源作为激励源的电阻层析成像硬件系统设计的新原理，该方法削弱了采用常规直流激励源时带来的介质电极化效应。     

电阻层析成像技术图像重建算法概述

电阻层析成像技术是近年来发展起来的一种截面分布式的检测技术．具有非侵入的，无辐射的，可视化的特点。在电阻层析成像技术中．图像重建是由测量到的边界电压重建出对象内部电阻率分布的过程．是最终实现ERT技术可视化测量的过程。图像重建算法．直接影响成像的效果。本文介绍了目前比较常用的图像重建算法的原理以及应用过程中的优缺点。     

电阻层析成像中敏感电极阵列分析

提出了宽电极剖分模型,利用数值仿真计算方法,分析了宽电极剖分模型与线电极剖分模型的差异,研究了电极宽度的影响.仿真计算结果表明,电极宽度的引入导致正问题的差异,进而引起逆问题的差异,且随宽度增加差异增大.最后得出,采用宽电极剖分模型可以减小差异,提高计算精确度.     

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。     

电阻层析成像均匀场域的建立方法

在圆形管道两相流电阻层析成像技术中,目前国内外广泛采用电流源激励,电压检测相邻数据采集模式,这种数据采集模式形成的场域分布是个非均匀场.在深入研究该模式特征的基础上,提出了一种建立均匀场的方法,通过有限元计算和仿真,取得了较令人满意的效果.采用均匀场域分布的圆形管道,可以为将来实现逆成像算法的线性化,把一个非线性的问题简化为一个线性问题来处理.     

用组合算法逐步提高电阻层析成像的分辨率

电阻层析测量中的软场效应和反演算法中的不适定性,常使作为测量结果的两相流层析图在相界面处呈模糊状态,给分析带来困难.采用迭代的定量性优化算法(如改进牛顿-拉夫逊类MNR算法),其图像分辨率虽较非迭代简单反演算法(如线性反投影LBP算法、灵敏度算法)的结果有改进,但当流型稍微复杂一点尤其当界面纵横交错时,迭代误差可能在某一个局部最优的水平上停留.如直接采用能全局寻优的基于遗传原理的反演算法,因其实际收敛性受到个体解结构中基因数量限制,层析图像的分辨力也受到限制.根据这个问题,本文采用LBP-MNR-GA组合算法层析成像的方法,应用组合算法中各相关算法的各自优点,逐步提取来自测量数据中的信息量,在提高层析图像分辨率上取得了较好的结果.     

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。     

基于RBF神经网络的电阻层析成像算法的研究

本文提出了一种基于RBF神经网络的ERT图像重建算法,并用作者开发的ERT仿真软件得到了数据进行图像重建,与其它传统的成像算法作了对比。研究表明,RBF神经网络适合解决ERT图像重建的非线性问题,该算法具有速度快、精度高的优越性。