电容层析成像(ECT)系统阵列传感器的访真研究

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.研究表明,电容传感器的结构参数对电容敏感场灵敏度的分布有重要影响,进而影响着重建图像的质量,因此电容传感器结构参数的优化设计是极其必要的.介绍了ECT阵列传感器的结构参数仿真试验,并据此对电容层析成像系统阵列传感器进行了优化设计.     

电容层析成像系统三维传感器结构分析

针对电容层析成像系统存在检测信号微弱,灵敏度低和信噪比低等问题,在分析传感器结构参数对传感器物理性能影响的基础上,给出了一种三维电容层析成像系统传感器模型的选择和分析方法,该方法以6种常用模型为基础,通过对比空满管电容值分析,并通过试验改变屏蔽罩厚度dl,极板张角θ,层间旋转角α的值,分析电容值随参数的变化,绘制电容值随参数的变化曲线,给出了三维ECT传感器参数的参考值.屏蔽罩厚度dl的参考值为8~12 mm,极板张角θ的参考值为50~54°,层间旋转角α的参考值为45°,为三维ECT传感器设计提供了新思路.     

基于ANSYS电容层析成像结构参数分析与优化

电容层析成像技术(ECT)是一种基于电容传感器机理的过程成像技术,以12电极电容阵列传感器ECT系统为背景,介绍了敏感场的计算方法,借助大型ANSYS有限元分析工具,建立电容传感器结构模型,并得到电极间敏感场的分布,为了避免粒子在全局附近振荡和粒子陷入局部最优,提出了改进PSO与改进混沌搜索策略的混合新算法.以敏感场整体灵敏度大小系统性能为目标,优化了电容传感器结构,寻找到的传感器最优结构参数.为电容层析成像系统图像重建提供了新思路.     

多激励模式下的电容层析传感器优化设计

针对电容层析成像(ECT)系统中传感器采集信号微弱,边缘化效应严重,介电常数变化不明显等问题,提出了一种基于多激励模式下的ECT传感器优化设计方案,该方案在优化了传感器物理参数的同时采用相邻双电极激励模式进行检测,增加了敏感场强度,在一次测量过程中可以获得更多的电容值,有效增加了传感器采集信号数量与采集精度.实验结果表...     

Elman神经网络在ECT系统流型辨识中的应用

针对电容层析成像系统ECT(electrical capacitance tomography)流型辨识问题,在对ECT系统工作原理和流型的辨识方法分析的基础上,提出了一种基于Elman神经网络的ECT系统流型辨识方法,该方法通过对ECT系统采集的电容值特征值提取与处理,将提取的特征值作为Elman神经网络的输入进行训练,经训练后达到流型辨识的目的.经仿真实验验证,与传统的BP神经网络相比,该方法具有结构简单,收敛速度快,不会因阶次未知而出现网络结构膨胀的问题,为ECT系统流型辨识的提供一种的有效方法.     

一种新的电容层析成像边界灰度补偿算法

由于电容层析成像(ECT)图像重建典型病态问题的不稳定性,在传统的电容层析成像算法的基础上提出了一种基于遗传蚁群算法(GAAC)的边界灰度补偿算法.在阐述了电容层析成像基本原理的基础上,通过推导多项式加速算法的数学模型,进行该算法的ECT图像重建.但由于传统的电容层析成像算法在图像边界上表现出极大的误差和不稳定性,所以提出了GAAC的边界灰度补偿算法.仿真和数值实验的结果显示,GAAC的边界灰度补偿算法是一种有效的电容层析成像方法,在ECT图像重建算法的领域提出了一个新的尝试.     

一种基于期望最大化条件的电容层析成像图像重建算法

针对电容层析成像系统(electrical capacitance tomography,ECT)的"软场"效应和病态特性对重建图像精度的影响,同时在分析了成像算法和电容层析成像基本原理的基础上,提出了一种基于期望最大化电容层析成像图像重建算法(expectation maximization,EM),采用最大似然分析的方法对本文算法进行了证明和推导,算法的重建图像误差较小,并能满足收敛条件.仿真实验结果表明,该方法与CG算法、Tikhonov算法相比,在成像精度有明显提高,为ECT图像重建提供了一种新方法 .     

不受分布电容影响的ECT检测系统

目前流动层析成像技术是公认的最具前景的多相流参数检测途径,其发展主流之一是电容层析成像技术,其中小电容检测是该技术的关键和难题之一.被测小电容经过C/V变换电路后转换成的高频信号与另一路严格同频同相的信号进行同步检波而得到被测信号,因此硬件装置中移相电路的输出必须精确地与检测信号达到同步.但是在ECT系统中，存在大量的分布电容，不同的分布电容又产生不同的相位，所以这些分布电容对检测系统有很大的影响.介绍了一种不受分布电容影响的电容检测系统，该系统应用相干技术来消除分布电容的影响，从而提高了ECT检测系统的准确性.     

一种分解型Quasi-Newton电容层析成像图像重建算法

针对电容层析成像系统中的"软场"效应和病态问题,在分析电容层析成像和QuasiNewton算法原理的基础上,基于非线性最小二乘的成像原理,提出了一种新的分解型Quasi-Newton电容层析成像算法,推导出了求解ECT反问题的分解型拟牛顿图像重建算法放的计算步骤,同时利用信赖域公式对目标函数的Hessian矩阵进行校正.仿真实验表明,基于分解型拟牛顿方法具有可行性,对于基本流型该算法与LBP算法相比,具有成像质量高和边界均匀稳定的特点,为ECT图像重建的研究提供了一个新的思路.     

基于FE的电容传感器仿真分析

电容层析成像传感器特性在很大程度上决定了层析成像系统的特性。电容传感器的结构参数对电容灵敏度的分布有重要影响，进而影响重建图像的质量。通过有限元仿真分析得出了传感器的结构对灵敏度分布的影响，同时提出了改善灵敏度的方法。     

12极板直接三维ECT图像重建仿真

为克服间接三维ECT系统轴向分辨能力低这一缺陷,进行了直接三维ECT重建技术的研究.将12个极板分三层布置,相邻层极板有45°角的相对旋转.不但测量同层极板对的电容值,还要测量不同层极板对的电容值.三维图像直接在重建过程中产生,与经过二维断层图的间接三维重建图像截然不同.建立了传感器的三维有限元模型,分析了传感器的三维敏感场.采用线性反投影算法以及有限元分析法获得的三维灵敏度矩阵和电容测量仿真数据,实现了直接三维ECT图像重建.重建结果显示了直接三维ECT具有良好的轴向分辨能力.     

基于自适应阈值滤波的三维ECT重建算法

针对三维ECT迭代重建时,重建图像中含有大量伪迹且重建迭代次数多的问题,提出一种基于自适应阈值滤波的三维ECT重建算法.该算法融合Landweber迭代算法和模糊阈值滤波技术,在算法迭代过程中采用阈值滤波方式对三维ECT重建图像进行强化伪迹抑制.利用当前图像模糊度量最小属性确定阈值大小,给出了模糊阈值计算公式,并进行了三维图像重建的仿真和实验研究.结果表明,自适应阈值滤波方式能够显著减少重建图像中的伪迹和重建时间,所提算法具有良好的应用潜力.     

大定源瞬变电磁法三维正演程序开发

大定源瞬变电磁法是应用比较广泛的电磁激发方法之一,本文介绍了其三维正演程序的开发。首先从麦克斯韦方程组出发,通过讨论边界条件、初始条件和场源计算等问题,建立起地下半空间介质中电磁场与电阻率分布之间的关系方程。再论述求解地下半空间介质中电磁场的三维交错网格有限差分法。然后利用有限差分法完成大定源瞬变电磁法三维正演模拟程序的开发,并详细介绍了程序的流程。最后以均匀半空间模型为例来进行数值模拟,得出结论与实际相符合。利用该程序还可以设置各种三维地电模型来进行数值模拟,从而为野外勘察提供指导,为室内资料处理提供依据。     

基于Ansoft的移相整流变压器分析与研究

介绍了Ansoft电磁场仿真软件Maxwell 2D/3D对ZTSG-530/6移相整流变压器的建模与仿真,对变压器的空载特性作了仿真分析,其结果与试验值和设计值基本吻合.同时在瞬态场中根据原副边的实际结构及负载参数的改变,分析了线圈在空载和短路情况下的受力情况.通过仿真分析,其结论为改善变压器性能提供了一定的理论参考.     

基于时域有限差分法的二维光子带隙结构的能带研究

时域有限差分法是解决Maxwell方程最常用的一种方法,在计算光子晶体能带结构的问题上,时域有限差分法可应用的结构范围更为广泛。本文用时域有限差分法分析二维光子晶体的色散特性,和参考文献的结论吻合得很好。     

直接三维ECT传感器灵敏度计算

针对采用传统方法获取直接三维ECT传感器灵敏度分布计算时间较长的问题,提出了一种基于电场强度的灵敏度近似计算方法来获取三维ECT传感器灵敏度分布,并通过灵敏度预处理提高重建图像质量.仿真结果表明,传统计算法和近似计算法获得的灵敏度矩阵和对应的重建结果均很接近,但近似计算法的计算时间只是传统计算法的1.5%,灵敏度预处理可使重建质量略有提升.两种灵敏度计算法均可用于三维ECT重建,近似计算法在计算时间上有显著优势.     

基于电磁场特性分析软件的静电传感器电极仿真方法

针对目前国内静电探测电极设计时用得较多的有限元计算仿真方法过程烦琐、仿真结果过于抽象、设计的电极不适宜与弹体共形安装的问题,提出了基于电磁场分析软件的静电探测电极仿真方法.该方法利用载入Maxwell软件作为仿真环境,依据电极设计理论在Maxwell软件运行环境下建立探测系统数学模型,输入优化仿真环境系统参数.该方法能...     

基于Ansoft的高速永磁无刷直流电机磁场有限元分析

基于Maxwell二维瞬态磁场分析理论,依据给定的技术指标,运用RMxprt快速确定电机电磁及结构设计方案,并导入Maxwell中建立二维有限元仿真模型,基于场路耦合有限元法对电机的机械特性和效率进行了仿真分析,仿真结果精确地反映了高速永磁无刷直流电机的启动过程,为电机的优化设计、减少转矩脉动、提高启动转矩提供了理论依据。     

兆瓦级双馈风力发电机静态磁场有限元仿真

利用Ansoft软件中的Maxwell 2D模块建立了兆瓦级双馈风力发电机（DFIG）的仿真模型．通过对DFIG模型进行静态仿真,得到它的磁力线、磁密分布图,以及气隙磁密分布曲线．仿真结果表明,基本上达到了设计要求,为双馈风力发电机的进一步优化设计提供了理论依据．