机敏混凝土电阻率层析成像的实验研究

电阻率层析成像(ERT)是新近发展起来的结构健康监测(SHM)中的一种可视性检测技术.结合机敏混凝土的功能特性,从实验方面对这种技术进行了详细研究,分析了激励电压、电极数量、电极尺寸等因素的影响,介绍了测试系统的组成和构件电阻率的测量,系统的成像结果得到了预期的效果.     

电容电阻双模态成像系统的无线数据采集技术

针对传统ECT/ERT成像系统中连接数据采集部分和成像终端的连线复杂、抗干扰能力差等问题,设计了一种基于无线模块nRF24L01进行数据传输的ECT/ERT双模态成像系统;介绍了基于无线传输的ECT/ERT双模态成像系统硬件结构,采用一种简化的基于跳频的无线传输通信协议,该法可以在多台同频干扰机发送的环境下较好地避免采集数据受干扰,并实现每秒50帧数据传输;实验结果表明,采用无线跳频技术可以解决工业现场的干扰,使测量数据准确快速地传输到成像终端。     

基于QR分解的对称共轭梯度法成像算法

为了快速得到高质量的重建图像,提出了对称共轭梯度法成像算法,大大缩减了迭代次数,同时,将ERT物理模型进行规范化和Tikhonov正则化处理,进而将QR分解的思想引入ERT方程的求解中,提出基于QR分解的对称共轭梯度算法,实现了单步图像重建.理论分析表明,该算法具有良好的收敛性.通过典型流型的仿真实验,证明了该算法可以...     

井间ERT电极阵列优化及监测实验系统设计与开发

为了开发用于地层中CO2运移监测的井间ERT系统,研究了ERT电极阵列和工作模式优化设计方法并研制了井间ERT监测模拟实验系统。基于COMSOL平台构建了模拟井间ERT测量响应的有限元数值模型,利用数值模型分析了电极间距和宽度等参数对监测区域电场灵敏度的影响规律以及不同电极阵列工作模式下场域灵敏度的分布特征,确定了井间ERT实验系统中最优的电极参数,即电极间距、宽度与监测范围的比值分别为0.200、0.025,电极阵列的工作模式为AM-BN。在对实验系统进行功能需求分析、总体设计以及上述优化设计的基础上,分别对系统硬件部分和软件部分进行了开发,采用多路切换开关并配合精密电桥仪实现了对电阻抗参数的测量,利用以LabVIEW为平台开发的测控软件实现了对实验系统的自动化控制。以埋放绝缘物体来模拟注入地层CO2的方式开展了实验测试,结果显示测量到的电阻抗数据可以灵敏地反映出监测区域电参数的变化且能够用于定位绝缘物体的位置,从而验证了所开发系统的可用性。所建立的电极阵列优化设计方法以及开发的井间ERT监测模拟实验系统为下一步深入研究基于复电导率参数的CO2饱和度评价模型和开发现场适用的井间ERT监测系统提供了实验平台。     

基于FPGA和DSP的电阻层析成像数据采集系统

为充分发挥DSP实时信号处理能力强和FPGA的逻辑控制以及硬件可编程的优势,构建了一套基于FPGA和DSP的16电极ERT数据采集系统.模块化的设计保证了系统良好的可维护性和可扩展性.FPGA完成激励信号产生、前端信号处理、系统逻辑控制和正交序列解调,DSP完成数据的后处理和成像算法的实现,实现了两种控制器的优势互补,...     

高速电阻层析成像数据采集系统设计

针对目前电阻层析成像(ERT)系统实时性欠佳的问题,研制成功一套基于DSP和USB2.0技术的ERT数据采集系统.模块化设计保证了系统良好的可维护性和可扩展性,双极性脉冲电流激励技术和优化的结构设计实现了系统高速的数据采集能力,从而突破了ERT系统数据采集速度的瓶颈问题.测试结果表明,系统在取得良好精度的同时达到1464帧/秒的数据采集速度,满足了实际工业应用的实时性要求.     

基于回代信赖域的电阻层析成像算法

针对电阻层析成像(ERT)技术中反演问题的病态性,提出一种改进的回代信赖域算法BTR(Backtracking Trust Region),并将其应用于气/水两相流的可视化测量。该算法通过信赖域算法获得迭代方向,通过回代技术获得迭代步长,可在减小重建误差的同时,提高成像速度。利用Comsol软件进行仿真,并设计ERT系统对各种典型流型进行测量,验证了算法的可行性。通过与Landweber算法、共轭梯度算法和现存的信赖域算法的比较,证明本文方法明显改进了成像精度和实时性。     

电阻层析成象技术的研究现状与应用发展趋势

电阻层析成象技术（Electrical Resistance Tomography,缩写ERT）是一种新兴的 两相流体流动参数分布状况的在线、实时检测技术,近年来受到了各国研究者的重视而得到 迅速发展．本文在简要介绍ERT系统组成之后,综述了ERT技术在传感器结构、数据采集与处 理硬件电路、成象算法、应用性开发等几方面的研究进展现状,指出ERT技术发展中必须解 决的关键问题,最后对ERT技术的发展及应用前景进行了展望．     

电阻层析成像(ERT)技术在识别两相流流型中的应用

介绍TERT-Ⅱ系统样机在实验装置上进行气/液两相流的实验研究，提出了应用ERT系统进行流型识别的基本方法，通过重建图像和分析测量数据实现两相流流型的识别；证明了应用ERT系统实现两相流流型和参数测量的可能性。     

井间ERT监测数据远程传输与数据处理平台设计与开发

针对CO2地质封存过程中井间ERT监测数据处理的需求设计并开发了监测数据综合处理平台。采用4G网络实现了监测数据从现场到监控中心的远程传输，利用MySQL开发了存储监测数据信息和用户信息的数据库，基于有限元法和线性反投影法实现了井间ERT图像重建算法，基于B/S架构和MVC设计模式开发了Web软件。该平台具有监测数据远程传输模块、数据存储模块、基于井间ERT的CO2饱和度成像模块、账户管理模块和CO2封存状态显示模块，可实现监测数据自动远程传输、存储、处理、展示等功能，远程用户登录该平台可对地质封存过程中CO2运移状态进行动态实时监测和历史状态查询。实验室内模拟测试结果表明了各功能模块均可正常运行，从而验证了所开发数据处理平台的可用性。     

面向ERT大面积触觉传感的自适应优化成像方法

在动态的非结构化环境中,有效地感知物理接触对于智能机器人安全交互至关重要。为了能够检测各种潜在的物理交互,需要在机器人表面部署大面积触觉传感器。目前,现有的大面积触觉传感器主要是通过传感阵列方式实现的,但是大规模部署传感元件在实际应用中存在巨大挑战。电阻层析成像(Electrical Resistance Tomography, ERT)技术作为一种连续传感方式,有望克服传统触觉传感阵列的一些限制。为此,利用ERT设计了一款新型的大面积触觉传感器。在此基础上,提出了一种基于自适应感兴趣区(Region of Interest, ROI)的图像重构算法,将图像重构限制在交互区域内,以提高传感器的空间分辨率。为了验证提出成像算法的有效性,通过仿真与物理实验对其进行了全面评估。实验验证了该算法可以有效提高触觉传感器在交互区域的空间分辨率,使其具有较高的测量精度。实验结果表明,该传感器的平均定位误差为0.823 cm,能够准确地识别8种不同交互模式,其精度高达98.6%。这一研究工作表明,该传感器为机器人具身触觉传感的实现提供了一个新的解决方案。     

逆向工程中基于精确截面信息的曲面拟合*

针对带有精确截面信息的有序离散点的三维曲面重构问题,提出了一种NURBS曲面快速重构方法。该方法有效地减少了运算数据量,提高了运算效率,同时改进了传统曲面拟合在处理非均匀截面数据点时曲线曲面形状的失真和运算的不稳定现象,最后应用三维图形标准以及图形函数库在实际系统中验证了该方法的有效性。     

逆向工程中基于精确截面信息的曲面拟合

针对带有精确截面信息的有序离散点的三维曲面重构问题,提出了一种NURBS曲面快速重构方法．该方法有效地减少了运算数据量,提高了运算效率,同时改进了传统曲面拟合在处理非均匀截面数据点时曲线曲面形状的失真和运算的不稳定现象,最后应用三维图形标准以及图形函数库在实际系统中验证了该方法的有效性．     

Tracking control of uncertain Euler–Lagrange systems with finite‐time convergence

A unified solution is presented to the tracking control problem of Euler–Lagrange systems with finite‐time convergence. A reconstruction module is designed to estimate the overall of unmodeled dynamics, disturbance, actuator misalignment, and multiple actuator faults. That reconstruction is accomplished in finite time with zero error. A nonsingular terminal sliding mode controller is then synthesized, and the resultant closed‐loop system is also shown to be finite‐time stable with the reference trajectory followed in finite time. Unlike most sliding mode control methods to handle system uncertainties, the designed control has less conservativeness and stronger fault tolerant capability. A rigid spacecraft system is used to demonstrate the effectiveness and potential of the proposed scheme. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

正则化广义逆ERT 图像重建算法的研究

提出一种正则化广义逆ERT图像重建算法，利用ERT仿真软件得到的数据进行图像重建。与常用的ERT图像重建算法进行比较，重建出的图像经过统一的门限滤波后，反投影算法、灵敏度系数算法和正则化广义逆ERT图像重建算法重建图像的CSIE平均值分别为12％，9％和6％。研究表明，正则化广义逆ERT图像重建算法重建速度快，能显著提高重建图像的质量，适合于工业过程应用。     

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。