本文關鍵詞：電磁層析成像傳感器陣列結(jié)構(gòu)及三維圖像重建研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電磁層析成像(Electromagnetic Tomography, EMT)技術是在電磁感應原理基礎上的一種新型過程層析成像(Process Tomography, PT)技術。電磁層析成像的基本原理是當激勵磁場從多個角度對含有導電或者導磁物質(zhì)的空間進行激勵時,物場中的導磁物質(zhì)會產(chǎn)生感應磁場,導電物質(zhì)會生成電渦流,原有物場的電磁特性分布就會因此改變,依據(jù)檢測線圈從不同方向采集得到的數(shù)據(jù),就可以以此重建出物場中導磁、導電物質(zhì)在空間中的分布圖像。本論文通過學習和研究電磁層析成像理論,分析了EMT正問題與逆問題的模型,提出多種更適合工業(yè)應用領域的傳感器結(jié)構(gòu)陣列的設想,并通過這些傳感器陣列結(jié)構(gòu)重建圖像的質(zhì)量來證明其可行性和有效性；同時在EMT二維圖像重建方法的基礎上,提出直接EMT三維圖像重建思路,并且通過仿真實驗驗證了EMT三維成像可行性。本文具體內(nèi)容如下：1.結(jié)合電磁層析成像的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,根據(jù)電磁層析成像基礎理論知識,研究了電磁層析成像正問題和逆問題的原理和數(shù)學模型。選擇有限元法求解電磁層析成像的正問題,利用仿真軟件Ansys對正問題進行仿真,得到逆問題求解所需要的先驗知識。2.研究了電磁層析成像技術中傳感器陣列結(jié)構(gòu)特點,突破傳統(tǒng)EMT經(jīng)典的全包圍“O”型結(jié)構(gòu)的限制,驗證更適應工業(yè)應用場景的多種非全包圍式傳感器結(jié)構(gòu),并通過詳細的仿真實驗證明了本文的三種非全包圍式結(jié)構(gòu)的EMT傳感器陣列擁有良好的成像效果,為電磁層析成像技術擴展到更廣泛的工業(yè)領域做了一定的工作。3.結(jié)合EMT技術特點,采用過程成像上的一種直接三維圖像重建思路,進行EMT三維成像研究,通過采集EMT傳感器陣列中同層線圈間和異層線圈間的感應電信號,不經(jīng)過二維斷層成像處理,直接進行三維成像。本文首先對三維EMT系統(tǒng)進行建模和有限元剖分說明,再進行軸向和徑向上的靈敏度分析,最后通過重建三維圖像來證明EMT三維成像思路的可行性。
【關鍵詞】：電磁層析成像 傳感器陣列結(jié)構(gòu) 三維圖像重建
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212;TP391.41
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 引言12-23
• 1.1 過程層析成像技術12-16
• 1.1.1 過程層析成像技術的發(fā)展歷程12-13
• 1.1.2 過程層析成像技術的基本原理和發(fā)展趨勢13-14
• 1.1.3 電學層析成像技術14-16
• 1.2 電磁層析成像技術16-22
• 1.2.1 電磁層析成像技術概述16
• 1.2.2 電磁層析成像技術的發(fā)展及現(xiàn)狀16-20
• 1.2.3 電磁層析成像技術的應用20-21
• 1.2.4 電磁層析成像技術的發(fā)展方向21-22
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容22-23
• 2 電磁層析成像的基本理論23-40
• 2.1 電磁層析成像系統(tǒng)概述23-26
• 2.1.1 電磁層析成像系統(tǒng)的基本原理23-24
• 2.1.2 電磁層析成像系統(tǒng)的組成24-25
• 2.1.3 兩種典型的電磁層析成像系統(tǒng)25-26
• 2.2 電磁層析成像正問題綜述26-33
• 2.2.1 電磁層析成像正問題模型26-29
• 2.2.2 電磁層析成像正問題的求解方法29-30
• 2.2.3 有限元求解電磁層析成像正問題30-33
• 2.3 電磁層析成像逆問題綜述33-34
• 2.3.1 電磁層析成像逆問題模型33
• 2.3.2 電磁層析成像逆問題求解中的重點與難點33-34
• 2.4 常見的電磁層析成像圖像重建算法介紹34-37
• 2.4.1 非迭代算法35-36
• 2.4.2 迭代算法36-37
• 2.5 EMT重建圖像質(zhì)量評價37-39
• 2.5.1 影響重建圖像質(zhì)量的主要因素37-38
• 2.5.2 重建圖像質(zhì)量的評價標準38-39
• 2.6 本章小結(jié)39-40
• 3 電磁層析成像系統(tǒng)傳感器陣列結(jié)構(gòu)研究40-59
• 3.1 多樣化傳感器陣列結(jié)構(gòu)模型概述40
• 3.1.1 非全包圍式傳感器陣列結(jié)構(gòu)的研究價值40
• 3.1.2 多種EMT系統(tǒng)傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)40
• 3.2 全包圍式“O”型傳感器陣列模型40-46
• 3.2.1 “O”型傳感器仿真模型結(jié)構(gòu)和單元剖分說明41-42
• 3.2.2 “O”型傳感器靈敏度圖像分析42-45
• 3.2.3 “O”型傳感器成像效果分析45-46
• 3.3 半包圍式“C”型傳感器陣列模型46-49
• 3.3.1 “C”型傳感器仿真模型結(jié)構(gòu)和單元剖分說明46
• 3.3.2 “C”型傳感器靈敏度圖像分析46-48
• 3.3.3 “C”型傳感器成像效果分析48-49
• 3.4 半包圍式倒“L”型傳感器陣列模型49-54
• 3.4.1 倒“L”型傳感器仿真模型結(jié)構(gòu)和單元剖分說明49-51
• 3.4.2 倒“L”型傳感器靈敏度圖像分析51-53
• 3.4.3 倒“L”型傳感器成像效果分析53-54
• 3.5 半包圍式平板型傳感器陣列模型54-58
• 3.5.1 平板型傳感器仿真模型結(jié)構(gòu)和單元剖分說明54-55
• 3.5.2 平板型傳感器靈敏度圖像分析55-57
• 3.5.3 平板型傳感器成像效果分析57-58
• 3.6 本章小結(jié)58-59
• 4 電磁層析三維圖像重建研究59-71
• 4.1 三維圖像重建意義和方法59-61
• 4.1.1 三維EMT研究意義59
• 4.1.2 三維EMT圖像重建方法59-61
• 4.2 三維傳感器陣列模型61-62
• 4.3 三維靈敏度分析62-66
• 4.3.1 軸向的靈敏度分析62-65
• 4.3.2 徑向的靈敏度分析65-66
• 4.4 三維圖像重建66-69
• 4.4.1 三維圖像重建算法66-67
• 4.4.2 三維圖像質(zhì)量評價參數(shù)67-68
• 4.4.3 三維圖像重建結(jié)果分析68-69
• 4.5 本章小結(jié)69-71
• 5 總結(jié)與展望71-73
• 5.1 論文總結(jié)71
• 5.2 工作展望71-73
• 參考文獻73-76
• 作者簡歷76-78
• 學位論文數(shù)據(jù)集78

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  本文關鍵詞：電磁層析成像傳感器陣列結(jié)構(gòu)及三維圖像重建研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：414623