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。     

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.     

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。     

基于ANSYS的ECT阵列电极三维优化设计

本文通过电磁场有限元软件ANSYS 分析,构建电容层析成像(ECT)系统敏感阵列电极三维模型.基于敏感场分布的均匀性、敏感阵列电极的灵敏度及被测电容变化范围等优化指标,进行空间敏感场阵列电极设计.实验表明,优化设计的敏感阵列电极可获得比较均匀的敏感场分布及检测灵敏度.     

电容层析成像系统敏感场分布特性的研究

电容层析成像的敏感场分布对成像图像的质量有很大的影响。本对影响电容层析成像敏感场分布的多种因素进行了讨论。     

平面电容传感器设计及在材料探伤中的应用研究

材料内部不同损伤具有不同的介电特性,利用平面电容传感器可以实现无损检测。平面电容传感器电极位于同一平面,敏感场非均匀分布,电极结构是影响传感器敏感场分布的主要因素。研究敏感场分布特性有助于提高传感器测量精度。本文基于有限元研究了不同电极结构的平面电容传感器,仿真结果表明,矩形叉指电极敏感场分布均匀性好。分别优化矩形叉指电极和圆形电极结构参数,并基于PCB工艺研制传感器用于材料损伤检测。实验验证了平面电容传感器用于材料探伤的有效性,且矩形叉指电极传感器测量效果优于圆形电极。     

一种两相流浓度测量传感器的仿真研究

在石油,化工等诸多生产领域的生产过程中,两相流各种参数的在线实时测量与控制是生产稳定可靠运行的重要保证,其中相浓度就是一项十分重要的参数;为了避免电容传感器结构对相浓度的影响,设计了一种同轴电容传感器,利用有限元分析软件ANSYS 对其进行了分析,在不同浓度相同流型及相同浓度不同流型两种实验方案下进行了大量实验;结果表明,该结构传感器具有均匀的敏感场分布和较高的灵敏度,而且该结构传感器电容值与流型无关,只与浓度变化有关;因此该结构传感器可应用于气/液、液/液两相流浓度参数检测,具有广阔的应用前景.     

电容层析成像系统传感器场域新的剖分方法及图像重建

电容层析成像传感器的敏感场受多相流介质分布的影响，软场特性给图像重建带来很大困难，为了提高重建图像质量，对敏感场分布进行分析是非常必要的。本文采用有限元法，通过对敏感场场域采用两种不同剖分形式的比较，提出一种新的场域剖分形式，对敏感场分布进行计算机及仿真，依据敏感场计算的数据及测量结果，提出了基于遗传算法的图像重建算法。实验证明有限元模型是正确的，说明利用不等间距的剖分形式可以得到较好的仿真结果，重建的图像具有较高的精度。     

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。     

螺旋表面极板电容式传感器的设计

介绍了一种电容法测量气/固两相流固相体积分数的螺旋表面极板电容传感器。从测量原理、检测电路、电极参数选取方面进行了设计和实验,并得出了提高传感器检测场灵敏度空间分布均匀性的几何参数及实验曲线。     

基于SVM决策树的自适应相数ECT图像重建算法

在电容层析成像(ECT)技术的实际应用中,多相流是最普遍存在的流体类型,而被测场域中存在的介质种类常常是未知的。为了解决测量时出现多相流相数未知的情况,利用支持向量机（SVM）决策树算法在分类精度和分类速度上的优点,提出采用基于SVM决策树的电容层析成像图像重建算法对未知相数进行相数预测及图像重建。仿真结果表明,该算法能够实现多相流相数自适应,并提高图像重建精度。     

基于BP神经网络和中值滤波的ECT图像重构算法

电容层析成像技术（ECT-Electrical Capacitance Tomography）是基于电容敏感原理的过程成像技术,具有非侵入性、造价低、安装方便、实时性好等优点。图像重构作为ECT系统的关键技术,其实质是根据物体内部介电常数的空间分布推导出管道中各相分布的过程。本文针对重构问题的非线性、病态性等特点,采用了基于BP神经网络的ECT图像重构算法,并引入中值滤波对重构图像进行增强。仿真结果表明,该算法可以有效地实现图像重构和令人满意的增强效果,它大大提高了重建图像的质量,是一种有效的ECT图像重构算法。     

介电常数未知条件下ECT图像重建的SVC算法

在电容层析成像(ECT)系统的实际应用中,两相流和多相流是最普遍的流体情况.不仅是由于被测介质的介电常数会随着温度等环境的变化而变化,而且还由于被测场域中存在其他介质,会使得测量时出现介质未知的情况.利用支持向量机(SVM)算法具有良好泛化性的特点,提出采用基于SVC(support vector classification)的电容层析成像图像重建算法对未知介电常数对象进行图像重建.仿真结果表明,该算法能有效适应介质多样性变化,即对于不同介质,该算法都能有较高的图像重建精度.     

用于重建流体分布的多电极电容层析成象方法

一种用于两种成份流体成象的多电极电容层析成象系统的有限元模型和成象方法,当已知流体成份分布 时"用有限元方法求出电极对之间的电容值,并用该方法计算出系统的灵敏度分布,以此作为先验知识用反投影法 重建出流体成份的分布图象.     

基于CS-GPSR的电容层析成像图像重建算法

提出将基于压缩感知(CS)理论的稀疏梯度投影(GPSR)算法应用于电容层析成像(ECT)图像重建过程中.采用离散Fourier变换(DFT)基将原始图像灰度信号进行稀疏化处理;将ECT灵敏度矩阵的各行按随机顺序进行排列,得到ECT系统观测矩阵,同时将测量电容向量的各行按相同顺序进行排列,得到观测投影向量;使用GPSR算法进行图像重建.仿真实验结果表明:基于CS理论的GPSR(CS-GPSR)算法重建图像质量明显优于LBP算法和Landweber迭代算法.本文所述算法可实现较高精度的图像重建,为ECT图像重建的研究提供了一种新的手段.     

基于单电极双模态数字化系统设计

由于电阻层析成像(ERT)和电容层析成像(ECT)具有不同的应用范围,为了拓宽测量范围,通常采用ECT和ERT阵列电极组合形成双模态结构。作者在传统ECT传感器研究基础上,提出了一种新颖的单电极双模态传感器结构,并有效消除了两模态的相互影响,实现单模态或双模态运行。本文设计的数字化系统,充分利用FPGA和DSP,实现了全数字正交序列解调,系统的速度和精度都得到了提高。对系统中单电极双模态传感器、激励信号发生模块、电阻/电容转换电路及相敏解调单元等进行了分析。实验表明,该系统工作稳定、使用灵活,明显拓展测量范围。     

电容层析成像系统敏感场的数学模型建立及快速计算

中药提取过程是一个典型的多相流过程,其提取过程中的容器温度,物料分布,饱和度等参数用常规方法探测较难,直接影响提取效率。本文尝试将电容层析成像技术应用到中药的提取工艺当中,以天然中药丹参和有机溶剂乙醇为研究对象,采用动态逆流循环提取工艺,提出了一种细化有限元单元边长的剖分和快速计算精确的电容值的方法,给出了改进方法的数学模型,将改进的方法应用到数学模型求解过程中,得出了符合实际应用物理系统的计算值,并对系统内两相流的变化规律对提取效率的影响进行分析。     

模糊神经网络两相流流型辨识算法的研究

针对电容测量灵敏度分布易受被测两相流介质分布的影响,对由电容传感器阵列采集的反映两相流介质分布的信息进行模糊处理,经Ｋｏｈｏｎｅｎ 网络的自组织学习,提取输入模式样本的分类特征,通过ＢＰ网络的监督学习,可实现两相流流型的有效判别和分类     

气/液两相流相关法测速系统的仿真研究

气/液两相流是自然界和工业过程中广泛存在的一种非常典型、复杂的两相流形态。本文以气液两相凝固流为模型将电容层析成象(ECT)技术和相关流速测量技术相结合,针对采样运算所得的电容信号分别采用象素相关、归一化互相关、差动自相关和极性互相关四种相关算法进行了相关测速系统的Matlab仿真。结果表明采用相关测量技术可较好的实现两相流离散相速度的测量。