长输埋地油气管道阴极保护装置供能系统

针对铺设在偏远地区长输埋地油气管道阴极保护装置供电难的问题,研究了太阳能对铅蓄电池的充电机制及管道保护的相关原理,设计了太阳电池板充放电控制自主供能系统。测试结果表明,该系统对太阳电池板能量利用效率高,逆变输出带载波形稳定、无失真,达220 V±6%,可自主识别管地电位以切换管道阴极保护装置(恒电位仪等)至休眠或工作状态,有效避免该区域管道承受杂散电流腐蚀风险。     

基于LabVIEW的微小电容测量

针对电容层析成像技术中的微小电容测量的问题,以数字相敏检波原理为基础,LabVIEW软件及NI采集卡为核心设计了微小电容测量系统;LabVIEW程序控制NI采集卡产生激励信号加在微小电容两端,C/V转换电路将其转换为电压信号,NI采集卡将采集的电压信号传送到PC机中,并在LabVIEW程序中通过数字相敏检波算法对数据进行处理及显示;最终,通过对数据进行线性化,得到相应的测量电容值;实验结果表明,该系统具有精度高,线性度好,稳定性好等优点,可以满足电容层析成像系统中对微小电容的测量的要求。     

声层析成像仓储粮食温度监测方法

为了更及时地发现仓储粮食中存在的热点,提出了声层析成像仓储粮食温度监测方法.推导了粮食中声波传播时间与粮食温度的函数关系,定义声速转换因子,将粮食中的测量声速转换成相同温度、相同气体自由空间中的声速,建立了声学法储粮温度测量模型.分析了声速转换因子的影响因素及应对措施,开发了基于虚拟仪器的声层析成像温度监测实验系统.以大豆填充实验粮仓,对系统各声波路径的实测声速分布规律进行研究并提出修正转换方法,对电加热器形成的三种粮食温度分布进行了重建实验.结果表明,重建图像能够清晰地反映大豆中的热点位置和热点温度.因此,声层析成像仓储粮食温度监测方法有望应用于储粮中的热点监测.     

基于小波阈值的胸腔低频超声信号降噪处理

采用低频超声胸腔成像技术对实际的人体胸腔进行信号采集时,超声换能器接收到的胸腔信号中会含有大量的噪声干扰,较大地影响了成像效果。因此文章通过COMSOL平台建立二维胸腔模型,在接收到的胸腔信号中添加信噪比为2dB高斯白噪声作为模拟噪声。通过小波阈值降噪技术对含噪的胸腔信号进行处理,发现db7小波基在分解层数为1层,阈值准则为minimaxi,软阈值处理函数时可以有效降噪,提高数据的信噪比。     

12极板直接三维ECT图像重建仿真

为克服间接三维ECT系统轴向分辨能力低这一缺陷,进行了直接三维ECT重建技术的研究.将12个极板分三层布置,相邻层极板有45°角的相对旋转.不但测量同层极板对的电容值,还要测量不同层极板对的电容值.三维图像直接在重建过程中产生,与经过二维断层图的间接三维重建图像截然不同.建立了传感器的三维有限元模型,分析了传感器的三维敏感场.采用线性反投影算法以及有限元分析法获得的三维灵敏度矩阵和电容测量仿真数据,实现了直接三维ECT图像重建.重建结果显示了直接三维ECT具有良好的轴向分辨能力.     

基于CDC技术的微小电容测量系统

为了解决电容层析成像技术中的微小电容检测问题,设计了一种以电容数字转换器(CDC)芯片Pcap01为核心,以STM32F103为控制芯片,以PC机为上位机的微小电容测量系统.采用CDC芯片将被测电容转换为成比例的数字信号,通过I2C总线传给STM32F103,使用STM32F103对数据做初步处理,并通过串口传递给上位机.上位机使用Qt软件平台进行数据的读取、处理、显示和存储.实验结果表明,该系统具有精度高、抗杂散能力强和实时性好等优点,可以满足电容层析成像系统中对微小电容在线测量的要求.     

基于LabVIEW的直接三维电容层析成像系统

常规的电容层析成像系统只能提供典型层面的二维断层图,但多数过程发生在三维空间.基于虚拟仪器技术,设计开发了一种不经过二维断层成像的直接三维电容层析成像系统.该系统可分为传感器系统、数据采集系统和成像计算机3部分.数据采集系统以内置电容传感模块的C8051F700单片机为核心构成,采集各极板间的电容数据.计算机完成图像重建,图像显示以及ECT系统控制等功能.由于采用高集成度的C8051F700和LabVIEW软件开发平台,所开发的系统结构简单成本低,易实现远程监测.     

基于自适应阈值滤波的三维ECT重建算法

针对三维ECT迭代重建时,重建图像中含有大量伪迹且重建迭代次数多的问题,提出一种基于自适应阈值滤波的三维ECT重建算法.该算法融合Landweber迭代算法和模糊阈值滤波技术,在算法迭代过程中采用阈值滤波方式对三维ECT重建图像进行强化伪迹抑制.利用当前图像模糊度量最小属性确定阈值大小,给出了模糊阈值计算公式,并进行了三维图像重建的仿真和实验研究.结果表明,自适应阈值滤波方式能够显著减少重建图像中的伪迹和重建时间,所提算法具有良好的应用潜力.     

基于改进灵敏度矩阵的ERT图像重建

电阻层析成像(ERT)重建普遍借助基于灵敏度矩阵的正问题模型来实现。但ERT灵敏度矩阵病态严重,且传感器中心区域的灵敏度值远低于边缘区域的灵敏度值,给高质量的图像重建带来困难。针对上述问题,提出一种改进灵敏度矩阵的方法。用一个专门设计的阈值滤波器,增强中心区域的灵敏度,降低灵敏度矩阵的病态程度。仿真与实验结果表明,改进的灵敏度矩阵可显著降低正问题模化误差,有效地提高重建质量,使重建图像与真实分布更接近,因此方法有较大的实用价值。     

正则化参数自适应选取的声学CT温度场重建

声学CT温度场重建为不适定逆问题。正则化参数的选取对重建精度有重要影响。提出一种正则化参数自适应选取的温度场重建算法——ARPSM(adaptive regularization parameter selection by minimum change criterion)算法。该算法采用一种新的、称为最小变化法的正则化参数选取法,自适应地选取正则化参数,兼顾温度场细节重建和噪声抑制。模型温度场和实验室内均匀温度场的重建结果表明,与常用的L曲线法相比,最小变化法确定的正则化参数对应着更小的温度场重建误差。ARPSM算法具有较高的重建精度和较强的噪声抑制能力,可望用于仓储粮食温度分布监测等对重建质量有较高要求的应用场合。