基于RBF神经网络的ECT图像重建

线性反投影算法是最常用的ECT图像重建算法,该算法将极板电容测量值与成像区域介电常数间的非线性关系作线性化近似.由于神经网络的非线性映射能力可用来避免这种线性化近似,为此探讨了基于RBF神经网络的16极板ECT系统的图像重建方法.采用最大矩阵法确定RBF神经网络隐层神经元数目,用最小邻聚类方法确定径向基函数的宽度和中心,建立了极板电容测量值与成像区域介电常数间的RBF神经网络映射.仿真实验结果表明,基于RBF神经网络的ECT图像重建方法重建速度与线性反投影法相当,重建质量优于线性反投影法.     

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.     

电容层析成象传感器轴向边缘效应分析

利用电容传感器的三维有限元模型,分析了轴向保护极板不同的三种电容层析成象传感器的轴向边缘效应,讨论了传感器类型及结构参数对边缘效应的影响．     

电容层析成像三维传感器结构设计及图像重建

针对二维电容层析成像系统轴向分辨率低,敏感场分布的均匀性对图像重建的影响,在分析电容层析成像基本原理的基础上,提出了一种新型的三维电容层析成像传感器结构.该结构以三层4电极结构为基础,在保持原有电极总面积不变情况下,将每个电极一分为二变成三层8电极传感器,利用多电极组合激励测量模式将每层划分为8个组合,每个组合作为一个电极,这样不仅能增加投影数据,还能提高测量精度.仿真实验结果表明,与三层4电极结构相比,三层8电极能够获得更多的独立测量电容数,又能提高测量精确度,敏感场分布的均匀性得到改善,提高传感器的中心部位图像重建的质量.     

基于电容层析成像和LS-SVM的空隙率测量

基于12电极电容层析成像（ECT）和最小二乘支持向量机（LS-SVM），提出了一种油气两相流空隙率在线测量的新方法.该方法运用快速的线性反投影算法重建两相流截面图像，结合模糊模式识别技术辨识流型.把ECT电容传感器得到的66个电容测量值作为空隙率测量模型的输入，利用LS-SVM建立了针对不同截面流型的空隙率测量模型.在实际测量时，首先辨识流型，然后选择与流型相对应的空隙率测量模型计算获得空隙率.该方法省去了采用传统ECT方法测量空隙率时复杂的图像重建过程，提高了空隙率测量的实时性.实验结果表明该测量方法是有效的.     

带阈值滤波的迭代法三维ECT图像重建

针对Landweber迭代法用于三维ECT重建时,需要的迭代次数多且重建图像中含有大量伪迹的问题,提出了一种带阈值滤波的迭代重建法.该方法利用Landweber迭代法重建一初始图像,用阈值滤波获得改进图像,为了获得最佳阈值,依次用有限个离散化阈值对初始图像做二值化处理,计算出二值化图像对应的电容估计值与电容测量值之间的误差,并将对应最小误差的阈值确定为最佳阈值.仿真实验结果表明,自适应阈值滤波能够显著减少重建图像中的伪迹和重建时间,该方法具有良好的应用潜力.     

高压激励电容层析成像系统传感器阵列设计

为了解决高压交流激励电容层析成像系统微小电容检测的灵敏度和分辨率更高给电容传感器阵列设计带来的新问题,分析了极板长度和极板张角对几个重要的传感器阵列评价指数的影响,利用仿真方法评估了不同极板参数条件下中心型、层流型和环流型的重建图像的空间图像误差,并以此为依据确定了一组极板参数.最后给出了根据设计参数制作的8极板传感器阵列模型及高压激励电容层析成像系统的图像重建实验结果.实验结果证明:所设计的传感器阵列达到了设计的预期目标,所确定的参数方法是可行的.     

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.     

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.     

电容层析成像投影数据的采集系统设计

电容层析系统(ECT)可分为电容传感器阵列、投影数据采集系统和成像计算机三部分.通常的ECI系统中，每个电容极板都有自己的电容检测电路，对应于同一激励源的所有投影数据并行地转换成直流信号.研究了单片机控制的采用串行数据采集方案的ECT投影数据采集系统的设计.各极板共用一套电容检测电路，对应于同一激励源的所有投影数据串行地转换成直流信号，降低了硬件成本，消除了并行测量方式通道差异所带来的误差.论述了设计的整体方案、电容检测电路、极板控制电路、单片机单元电路和软件设计.给出了数据采集系统测试实验和ECT系统成像实验的结果.     

电容层析成像传感器轴向特性的仿真研究

针对目前电容层析成像技术的传感器灵敏场分布的研究,建立了12电极电容层析成像传感器的轴向响应特性的有限元仿真模型,利用该仿真模型研究了METC型和UMIST型传感器的轴向空间响应特性．仿真结果表明：METC型传感器内部的电场分布与二维有限元的假设相符,而UMIST型传感器在轴向有较高的空间分辨率,METC型传感器在激励电极和检测电极附近的灵敏度相差较大,并根据仿真结果指出了各自的适用场所．     

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.     

电容层析成像系统中电容敏感场的建模与仿真

对电容传感器进行了数学描述,建立了电容敏感场分布的数学模型及其有限元模型,编制出电容敏感场分布有限元仿真软件,得到了电容敏感场分布结果并应用于电容层析成像系统样机之中.采用电荷法计算极板上电荷和极板间电容,具有运算简单速度快的优点,能显著提高电容层析成像系统的实时性.实验证明:本文建立的电容敏感场分布符合实际,在实际应用中获得了良好效果.     

基于混合模型电容层析成像系统敏感矩阵建立

电容层析成像系统的敏感场是一个非线性场,敏感场的分布数据作为图像重建所需的先验数据必须通过理论计算得到,对于同一套电容测量值,不同的归一化模型对重建图像的质量影响有明显的差异,为了提高重构图像质量,对归一化模型进行研究是十分有必要的.采取有限元法建立了传感器敏感场的数学模型,给出了8电极敏感场的分布,提出了一种新的基于正灵敏度归一化混合模型来提高图像的质量,并将此模型与传统的并联模型和串联模型进行了归一化电容值的比较,采用了Landweber迭代算法进行图像重建,给出了基于三种模型评价图像质量的迭代比较.仿真结果表明:验证了建立的有限元模型的正确性,采用基于正灵敏度归一化混合模型,可以获得比较均匀的灵敏场分布且符合实际,重建图像具有较高的精确度.     

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。     

电容层析成像系统上位机软件设计

电容层析系统(ECT)通常可分为两部分：单片机控制的数据采集系统和装载有图像重建、图像分析以及ECT系统控制软件的上位计算机.介绍了16极板ECT系统上位机软件的开发设计.上位机通过串口由数据采集系统获得图像重建所需要的投影数据.采用面向对象的可视化开发工具Visual C++作为上位机软件编程语言，实现了与数据采集系统的通信、人机交互、在线重建图像和离线图像分析等功能.说明了软件开发过程中一些关键问题及解决方法，给出ECT系统在线重建图像和历史回放的运行示例.