本文關(guān)鍵詞：三維ECT電容傳感器研究與設(shè)計(jì)

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【摘要】：電容層析成像技術(shù)(ECT)作為過程層析成像領(lǐng)域的一個(gè)重要分支,近年來研究熱度不斷高漲。由于電容測量的工作原理,電容層析成像技術(shù)具有探測非侵入、安全性高等優(yōu)點(diǎn),因此應(yīng)用范圍十分廣泛。由于三維ECT系統(tǒng)比傳統(tǒng)的ECT系統(tǒng)增加了軸向參數(shù),使系統(tǒng)本身更為復(fù)雜。電容層析成像系統(tǒng)傳感器的性能會(huì)影響圖像重建的精度,提高傳感器性能,可以提高重建圖像的精度,因此對傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有十分重要的研究意義。本文的主要工作如下:研究三維ECT傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù),選取6種不同結(jié)構(gòu)的傳感器模型進(jìn)行分組試驗(yàn),選擇對三維傳感器性能影響較大的因素,即極板層數(shù)和每層極板數(shù),選出能同時(shí)滿足軸向和徑向分辨率要求的極板層數(shù)以及每層極板數(shù)的最優(yōu)組合。對選取最優(yōu)組合的傳感器模型,分析和對比空滿管電容值,并通過試驗(yàn)改變屏蔽罩厚度,極板張角,層間旋轉(zhuǎn)角的值,分析電容值隨參數(shù)的變化,繪制電容值隨參數(shù)的變化曲線,并給出三維ECT傳感器參數(shù)值的參考范圍。從影響傳感器性能的參數(shù)進(jìn)行分析,由于參數(shù)與性能之間是非線性的關(guān)系,考慮穩(wěn)定性,規(guī)范計(jì)算等問題,故可以采用響應(yīng)面方法進(jìn)行解決。由于響應(yīng)面函數(shù)值隨自變量的變化不會(huì)過于敏感,因此采用二階響應(yīng)函數(shù)。利用正交試驗(yàn)法,選取目標(biāo)函數(shù)最小的試驗(yàn)組代入到二階響應(yīng)函數(shù)中即可求得二階函數(shù)的一次項(xiàng)和二次項(xiàng)系數(shù)。通過求響應(yīng)函數(shù)極值,即可得到傳感器結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù)。從現(xiàn)有的成熟算法中,選擇已經(jīng)應(yīng)用到三維ECT圖像重建中的Landweber算法和LBP算法,分別對原型模型進(jìn)行圖像重建,并根據(jù)三維重建的空間圖像誤差和體積誤差對重建結(jié)果進(jìn)行數(shù)值分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,兩種算法的空間圖像誤差和體積誤差均有所下降。
【關(guān)鍵詞】：電容層析成像 三維ECT系統(tǒng) 響應(yīng)面 傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究的背景與意義10
• 1.2 電容層析成像技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析10-15
• 1.2.1 ECT系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 ECT傳感器研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 三維ECT系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.4 ECT傳感器優(yōu)化方法研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 課題的來源及研究內(nèi)容15-16
• 第2章 電容層析成系統(tǒng)的構(gòu)成及其基本原理16-27
• 2.1 電容層析成像系統(tǒng)的基本構(gòu)成16-21
• 2.1.1 電容傳感器系統(tǒng)17-20
• 2.1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)20-21
• 2.1.3 成像系統(tǒng)21
• 2.2 電容層析成像系統(tǒng)的基本原理21-22
• 2.3 靈敏度分布函數(shù)22-24
• 2.4 電容層析成像技術(shù)正問題24-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第3章 電容層析成像系統(tǒng)三維傳感器結(jié)構(gòu)分析27-37
• 3.1 三維傳感器模型選擇27-30
• 3.2 傳感器模型的分析30-31
• 3.3 傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)分析31-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 三維ECT傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化37-50
• 4.1 傳感器性能評價(jià)函數(shù)確定37-39
• 4.2 傳感器參數(shù)優(yōu)化39-44
• 4.2.1 響應(yīng)面方法基本理論39-40
• 4.2.2 傳感器結(jié)構(gòu)優(yōu)化響應(yīng)面模型40-42
• 4.2.3 響應(yīng)面模型的驗(yàn)證42
• 4.2.4 仿真實(shí)驗(yàn)42-44
• 4.3 結(jié)果驗(yàn)證44-49
• 4.3.1 三維ECT圖像重建質(zhì)量評價(jià)參數(shù)44-46
• 4.3.2 重建圖像46-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 結(jié)論50-51
• 參考文獻(xiàn)51-55
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文55-56
• 致謝56

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本文編號：1073208