基于COMSOL电容层析成像

过程层析成像技术是两相流检测中的一种新型的检测技术,有广泛的适用性.本文采用一种新的方法一COMSOL对电容层析成像研究并仿真.首先介绍电容成像系统的结构和电容传感器的数学模型;其次,用COMSOL对管道横截面建模、划分网格并仿真;最后,分析了不同介电常数和不同介质对成像质量的影响.     

用于ECT系统的低成本、宽带微小电容测量电路

介绍了目前满足ECT(电容层析成像)系统要求的三种微小电容测量电路的原理、优缺点;分析、设计了程控增益负反馈交流型电容测量电路。该电路采用分立元件设计激励信号,降低了系统成本,具有动态测量范围宽、灵敏度高等特点,已成功应用于电容层析成象系统的测量中;最后给出了具体的实验结果。     

微小电容高频测量电路

提出一种数字电路与模拟电路相结合的５００ｋＨｚ高频测量电路，用于微小电容的测量及小电容检测有关的断层摄影技术。     

电容层析成像系统关键技术

介绍电容层析成像系统中两个关键技术：电容／电压转换电路和图像重建算法。电容／电压转换电路采用激励源幅值可控负反馈法设计，电路具有较好的线性度、稳定性和抗杂散电容干扰能力。图像重建算法采用正则化优化修正算法，实验结果表明，所重建的图像质量和图像重建速率都得到提高。     

电容层析成像技术在核电站蒸汽管道中的应用

近年来,我国核电建设的规模不断扩大,提升核电的安全性已成为核电发展的主要趋势.电容层析成像技术是新型的检测方法,利用电容层析成像系统的构成和电容传感器的数学描述,对主蒸汽管道的两种典型流型进行仿真.检测结果表明,该方法可用于核电厂主蒸汽管道的在线监测.     

高速电容层析成像系统的硬件关键技术研究

如何提高电容层析成像系统数据采集率,使其能够满足高速流动过程成像的需求,一直都是学者们的研究热点。本文就ECT系统的微小电容测量电路、数据采集控制模块以及通信模块,分别讨论影响其实时性能的关键技术及目前的研究成果。论述了两种适用ECT系统的高速电容测量电路,重点分析了提高交流法微小电容测量电路的实时性能的方法,给出其高速工作模式及参数选择方法;同时总结了高速数据采集控制模块及通讯模块的关键设计技术,即控制器、测量控制方案及通讯方式的设计和选择。     

基于ANSYS的ECT系统传感器电容值的仿真研究

电容层析成像(ECT)技术是一种新的测量技术,也是目前较为成熟的一种过程层析成像系统.该技术是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.它由正问题和逆问题组成,正问题中电容传感器的敏感场分布函数的计算要涉及到静电场中电容计算问题.在ECT系统的仿真研究中,电容要通过场的数值计算方法来求得.本文介绍了如何使用ANSYS来计算ECT传感器中的各电极对之间的电容.测试表明,计算结果与通过实验测量结果相吻合,该方法方便了正问题的仿真研究.     

微小电容检测系统的设计及应用

针对在微小电容的检测中,传统模拟电路存在设计复杂,电容测量范围小等诸多局限性这一问题,设计了一种微小电容检测系统。该系统硬件主要由电容测量芯片Pcap01、单片机STM32F103C8T6最小系统、供电电路以及LCD液晶显示屏构成。系统软件包括下位机的C程序,实现了电容数据采集、Pcap01 AD与单片机之间的通信以及数据转换。实验结果表明,该系统结构简单,精度高,误差小,稳定性好,抗干扰能力强。能方便的应用于需要微小电容检测的场合,如电容式液位传感器等。     

基于改进Runge-Kutta型landweber的电容层析成像图像重建算法

针对电容层析成像(ECT)技术中的"软场"效应和病态问题,提出了一种改进的RungeKutta型landweber的电容层析成像算法。在分析ECT系统基本原理的基础上,推导出了解决电容层析成像问题的改进Runge-Kutta型landweber算法的数学模型,并采用迭代误差的单调性对算法的收敛性进行了分析。在此基础上探讨了ECT应用该算法的可行性,算法满足收敛条件且重建图像误差小。仿真和实验结果表明,该算法和LBP、landweber、最速下降法和共轭梯度算法相比,该算法兼备成像质量高、稳定性好等优点。     

一种测量微小电容的实用电路

提出了一种数字电路与模拟电路相结合的500kHz高频测量电路,它用于微小电容的测量及与小电容检测有关的断层摄影技术.     

一种电容层析成像系统多电极激励方法

针对电容传感器测量区内的灵敏场受静电场“软场”的影响,存在灵敏度分布极不均匀的问题,在详细分析电容层析成像系统电容测量原理的基础上,提出一种三电极激励双电极检测方法,该方法采用三电极激励双电极检测方式使得相邻电极间有一个相对均匀的电场,同时增加独立测量检测数,改善求解的不适定性,提高测量区灵敏场的均衡性.利用ANSYS...     

电容层析成像系统自适应电容归一化模型研究

电容层析成像(ECT)系统中,电容测量转换电路获得的数据必须经过归一化处理,才能使用重建算法进行图像重建。在并联、串联归一化模型的基础上,利用并联、串联模型的数学关系提出了自适应归一化模型函数关系。模型的自适应因子根据中心电场线(EFCL)划分的两个区域中单元到中心电场线的最小距离与最大距离的比值来计算,仿真及实验结果表明基于该模型的重建图像质量优于并联及串联模型。     

改进的ECT成像法在传送带检测上的应用研究

针对电容层析成像技术中的"软场"效应问题,在分析了样条权函数神经网络算法基本原理的基础上,指出了基于样条权函数算法的改进思想.并将改进后的算法应用在电容层析成像对传送带钢芯绳检测技术的图像重建中,同时利用仿真得到的电容值,对算法进行了成像计算.并且与神经网络算法中的BP神经网络算法和样条权函数算法的成像进行了比较.实验...     

电容层析成像系统三维数据场可视化研究

以油水两相流系统为研究对象，在电容层析成像系统获得的两相流截面相分布数据基础上，对三维数据场可视化最常用的Marching Cubes算法加以改进，将两相流系统的流动、变化过程以可视化形式显示出来，为流动测量、控制提供可视化信息，使工业现场的“黑箱”系统变成透明系统。经仿真实验，可视化效果能形象反映油水两相流系统内部动态变化情况。     

扫描探针显微镜针尖电容的测量与应用

本文基于扫描探针显微镜（SPM）建立了微区电容的低频测量系统,最小测量电容为30aF,工作频率为20～100kHz。试验测量了SPM导电针尖与金属样品之间的电容Ctip与它们之间的距离z关系曲线,并同时通过光学系统测量了针尖的关于频率的一次受力信号Fw与z的关系曲线。推导了两种测量方法所获曲线的内在关系,并获得了针尖与样品的表面势之差。并且,利用此系统测量了Al0.3Ga0.7N/GaN薄膜的微区C-V曲线,获得和宏观C-V曲线趋势一致的结果。     

A capacitance measurement method for imaging permittivity distribution in a brain phantom

The purpose of our research was to image the temperature distribution inside a human head by non-invasive measurement. To achieve this goal, we investigated a method for imaging the inhomogeneous permittivity distribution by measuring capacitance and to obtain the temperature distribution from the permittivity-temperature characteristic. This paper describes the first step in estimating the inhomogeneous permittivity distribution using our proposed new capacitance measurement method. We present the results of experiments performed using this method on a homogeneous phantom containing agar-agar. We estimate that the proposed method offers a practical technique for imaging inhomogeneous permittivity distributions, although some of the problems with this measurement procedure and image reconstruction system remain to be solved. © 1998 Scripta Technica. Electr Eng Jpn, 122(3): 37–45, 1998     

基于ANSYS的传送带ECT检测技术研究

本文通过应用有限元仿真软件ANSYS进行针对30mm厚度钢芯传送带的ECT检测仿真实验,提出沿横向将传送带划分为若干段,分段检测的方法,每一段称为一个子系统,分析了仿真建模及实际设计中影响子系统性能的几个因素。实验结果说明了:仿真建模过程中应考虑到相邻子系统的影响对模型两端各扩展三个极板以保证仿真数据的准确性;电容极板与传送带之间的空隙增大将弱化子系统灵敏度;极板宽度增大可以提高子系统灵敏度;子系统沿传送带横向的长度取为60mm较为合理。优化后的传感器设计为图像重建工作奠定了良好的基础,便于监测传送带接头断裂情况。     

Maximum power point tracking with estimation of the capacitance of the capacitor connected to photovoltaic array

This paper presents a new perturbation and observation method with a capacitance estimation technique for maximum power point tracking (MPPT) in a photovoltaic system. Usually, the maximum power point is tracked by increasing or decreasing the duty ratio of power switching devices. However, it is well known that actual capacitance of an electrolytic capacitor in parallel with a photovoltaic array has 50% tolerance of its nominal value and also that its capacitance value degrades as time passes. If the variation of the duty ratio is determined and fixed using the capacitor nominal value, the MPPT performance may be degraded. Therefore, we must use the actual capacitance in order to improve the MPPT performance. In our system, we applied the model reference adaptive system (MRAS), then obtained the accurate capacitance value and accordingly corrected the duty ratio variation. As a result, it was possible to obtain high MPPT performance. Experimental results show that the proposed method can stably track the maximum power point at widely changing capacitance values by using a newly developed buck‐boost chopper‐type power inverter. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 144(4): 75–85, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10150