电容层析成像系统阵列电极三维优化设计

基于COMSOL软件构建了电容层析成像传感器三维有限元模型,并实现其正问题求解,在此基础上,进行了电容层析成像3层分布的阵列电极传感器参数的无量纲优化设计。首先,分析了传感器的屏蔽层半径R3、电极高度h、电极宽度w及电极层间距l对灵敏度均匀性指标P及电容值动态范围D的影响规律;然后,通过设计正交试验,综合分析各结构参数对优化指标的影响;最终,得到一组电容层析成像三维传感器的优化结构参数:R3=1.50,h=0.20,w=0.20,l=0.06。     

一种电容层析成像系统电极组合激励测量方法

针对电容层析成像图像重建具有非线性不适定性的问题,提出了8组24电极旋转激励测量方案,并与传统12电极电容层析成像传感器进行了对比分析,包括电容值大小及其动态范围、敏感场分布均匀性以及重建图像质量。应用COMSOL软件及Matlab软件对两种传感器激励模式进行仿真,结果表明:所提出的8组电极旋转激励测量模式,其电容独立测量数与传统12电极传感器相近,可较好地保证实时成像速度,测量电容值较大且动态范围较小,降低了信号检测电路设计难度,测量区域灵敏场均匀性有所改善,对中心物体的成像质量明显提高。     

电容层析成像系统的实用化设计

介绍一种实用化的电容层析成像系统,它使用单片机作为核心控制单元,并采用基于交流激励的微电容测量电路。系统可配置为8或12电极模式;测量数据通过RS-485总线传送到成像计算机,波特率可达1．5MbDs。数据采集速率达200帧/s,信噪比为34．8dB。静态实验表明该系统可应用于实验室研究。     

三维电容层析成像组合电极激励测量模式

针对3层电容阵列电极传感器,基于三维仿真,研究了两种组合电极激励测量模式,并与传统的单电极激励单电极测量模式进行了比较,包括电容测量值大小及其动态范围、敏感场分布均匀性以及重建图像质量。基于COMSOL软件及Matlab软件进行了仿真实验,结果表明:相较于传统的单电极激励单电极测量模式,组合电极激励测量模式所得图像重建效果更好,测量电容值较大且动态范围较小,敏感场分布更加均匀,对中心物体的成像质量明显提高。     

基于小波融合的电容层析成像图像重建

提出了基于小波变换的电容层析成像重建图像融合方法。首先,使用共轭梯度最小二乘法算法及Landweber迭代算法分别进行图像重建;其次,将所得重建图像进行小波分解,其近似分量按加权平均的融合规则进行处理,细节分量按绝对值最大融合规则进行处理;最后,将融合之后的数据进行小波重构,获得新的重建图像。仿真及实验结果表明,融合后的重建图像精度有所提高、图像伪影明显减少。     

电容层析成像系统中电容传感器参数优化设计

电容层析成像系统中,图像重建的质量主要依赖于电容敏感场分布的均匀性,这一性质又由传感器的几何和材料参数决定,因此传感器的设计尤为重要．根据敏感场颁上的均匀性,灵敏程度和电容测量技术,确定了传感器的优化参数;在多因素轮换的基础上,采用正交设计法进行电容传感器参数的计算机辅助设计,从而快速地获得一组最优参数．在实际应用中,概据此优化参数制造的电容传感器获得了较为理想的重建图像．     

基于电容层析成像系统测量信号稀疏性的两相流流型辨识

提出了基于电容层析成像(ECT)测量电容信号稀疏性的两相流流型辨识算法,该算法首先使用所有流型对应的归一化测量电容值信号构建一个过完备字典,并将待辨识样本通过该过完备字典进行稀疏表示,使其具有稀疏性并满足稀疏重构的基本要求,然后以压缩感知的正交匹配追踪(OMP)算法求取各标准样本对应于完备样本集的稀疏解,最后根据待辨识...     

电容层析成像技术测量煤粉输送浓度的研究

采用电容层析成像技术,对常温下稀疏气力输送的煤粉浓度进行了测试研究。为了利用电容传感器敏感场的分布特性,实验系统中设置了一旋风分离装置,通过旋风分离作用将煤粉颗粒集中在壁面区域,传感器电极布置在分离器直管上。改变螺杆给粉速度以及风量可改变煤粉输送浓度,通过对管道截面体积浓度、波动特性以及体积浓度平均测量结果的对比分析,表明利用该方法测量煤粉输送浓度结果准确、可靠。     

电容层析成像三维图像重建研究

进行了电容层析成像(ECT)三维图像重建的仿真研究。首先利用COMSOL软件对ECT传感器进行三维建模,基于其高精度的有限元求解,计算ECT的灵敏度矩阵;其次,基于Matlab软件实现了基于线性反投影(LBP)及Landweber迭代算法的ECT图像重建,并利用图像显示程序获得了三维重建图像;最后,对球体及圆柱体模型进行了三维ECT图像重建,获得了较好的重建结果。     

两相流电容层析成像系统

本文较系统地介绍了电容层析成像系统结构原理,包括抗杂散电容影响的微小检测技术,并行数据采集与处理单元设计以及基于总变差正则化的图像重建算法.与此同时,结合研制的双截面电容成像系统进行试验研究,结果表明该系统不仅可给出实时流型识别,同时能输出表征的特征参数.     

两相流电容层析成像系统

本文较系统地介绍了电容层析成像系统结构原理,包括抗杂散电容影响的微小检测技术,并行数据采集与处理单元设计以及基于总变差正则化的图像重建算法.与此同时,结合研制的双截面电容成像系统进行试验研究,结果表明该系统不仅可给出实时流型识别,同时能输出表征的特征参数.     

电容成像技术及其应用

过程成像技术是近十多年来发展起来的一种新型过程检测技术，可以广泛应用于石油、化工、电力及冶金等行业中的两相流测量。本文结合清华大学自动化系过程成像小组研制的电容成像系统，介绍了电容成像技术的发展和现状，包括电容成像基本原理、微电容测量电路和图像重建算法等。论文给出了现有系统在小型流化床模拟装置上进行测量和连续图像重建的实验结果，并进行了分析。此外，论义对电容成像技术今后的发展作出了展望。     

基于BP神经网络和遗传算法的电阻抗图像重建算法

医学电阻抗成像(MEIT)技术是一个复杂的非线性问题,图像重建算法对所构图像质量具有重要的影响。由于传统的BP神经网络算法存在训练速度慢且易陷于局部极小等特点,采用全局寻优的遗传算法(GA)实现BP网络连接权的学习,并将该混合算法用于电阻抗断层图像(EIT)重建。实验结果表明,该算法所构图像无论被测场域中心还是边缘处均具有较高的图像分辨率,与典型的反投影及灵敏度系数算法所构图像相比,其质量得到明显的改善。     

改进的共轭梯度算法的图像重建算法

针对电容层析成像图像重建问题的病态性,在Tikhonov正则化的基础上,以正则化解决方案的规模和给定数据的质量为理论依据,引入一个数学变换,提出了一种新的正则化方法,该方法克服了常规正则化方法扰乱原系统的缺陷。同时,将ECT物理模型进行规范化,并对共轭梯度算法进行改进。仿真实验表明,改进的共轭梯度算法的成像质量高于LBP算法、 Tikhonov正则化算法和共轭梯度算法,并利用相关系数进行了验证。     

方形电容层析成象系统的仿真研究

本利用自行开发的软平台,引入方形管道电容成象系统的模型,用限元法计算了敏感场的分布,并结合多种图象重建算法针对１２电极方形ＥＣＴ系统进行了仿真实验,得到了令人满意的结果。     

基于ASIC芯片的微小电容测量电路研究

基于一款专用集成电路芯片（ASIC）HTl33实现了一种微小电容测量电路。该电路具有高分辨率、高抗干扰性、偏置调节能力和模拟、数字信号两种输出模式等特点。文中详细论述了测量电路的实现以及电路的抗干扰措施,并通过测定一组微小电容验证了电路的性能。实验表明,电路分辨率达0．5fF,非线性度8．67％。该电路在各种电容式传感器特别是微机电系统（MEMS）传感器中有广泛的应用前景。