本文關(guān)鍵詞：隔離電極與極板的旋轉(zhuǎn)對(duì)三維ECT傳感器性能的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電容層析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)技術(shù),是一種通過ECT傳感器測(cè)得電容值,并將測(cè)得的電容值應(yīng)用到圖像重建算法中重現(xiàn)出被測(cè)物體介電常數(shù)分布情況的技術(shù)。ECT技術(shù)具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)快、非侵入、無污染、無輻射危害等優(yōu)點(diǎn)。正是由于ECT技術(shù)的這些優(yōu)點(diǎn),使得該技術(shù)目前在化工生產(chǎn)和石油等領(lǐng)域的兩相流測(cè)量中具有廣泛的應(yīng)用前景。ECT技術(shù)的研究可分為二維ECT和三維ECT技術(shù)的研究,以二維ECT技術(shù)研究為主。由于二維ECT傳感器只具有一層測(cè)量極板,使得二維ECT技術(shù)只能獲得被測(cè)物體內(nèi)部某一剖面的介質(zhì)分布信息。而三維ECT傳感器具有多層的測(cè)量極板,可以獲得更多電極對(duì)間的電容值,圖像重建時(shí)可以獲得被測(cè)物體內(nèi)部的三維介質(zhì)分布信息,使得重建結(jié)果更加接近真實(shí)結(jié)果。因此,目前三維ECT技術(shù)被廣泛研究。本文選用多物理場(chǎng)耦合軟件Comsol Multiphysics建立ECT系統(tǒng)的有限元模型。采用帶自動(dòng)閾值濾波的線性反投影算法作為圖像重建算法。研究了重建區(qū)域的選取對(duì)重建結(jié)果的影響,并通過重建圖像的視覺效果和重建圖像的誤差評(píng)價(jià)參數(shù)的綜合比較,選出相對(duì)較好的重建區(qū)域作為本文圖像重建的重建區(qū)域。本文重點(diǎn)研究了隔離電極和極板的旋轉(zhuǎn)對(duì)三維ECT傳感器性能的影響。選取了3×4結(jié)構(gòu)和3×8結(jié)構(gòu)兩大類傳感器進(jìn)行研究。在控制傳感器其他結(jié)構(gòu)參數(shù)不變的條件下,改變隔離電極和極板旋轉(zhuǎn)角度的設(shè)置,設(shè)計(jì)了無隔離電極且極板不旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)、無隔離電極且極板旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)、有隔離電極且極板不旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)和有隔離電極且極板旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)這四種不同的傳感器。通過各個(gè)傳感器在各項(xiàng)性能指標(biāo)上的對(duì)比,分析出隔離電極和極板的旋轉(zhuǎn)對(duì)三維ECT傳感器性能的影響。利用實(shí)驗(yàn)室的具有24通道,激勵(lì)頻率為1MHZ的Industrial Tomography Systems(ITS)M3C ECT系統(tǒng),對(duì)無隔離電極且極板旋轉(zhuǎn)3×4結(jié)構(gòu)物理傳感器和有隔離電極且極板旋轉(zhuǎn)3×8結(jié)構(gòu)物理傳感器的電容值進(jìn)行測(cè)量,并從空、滿管歸一化電容值和重建圖像兩個(gè)角度,比較分析實(shí)驗(yàn)與仿真的異與同,驗(yàn)證仿真模型的正確性。
【關(guān)鍵詞】：電容層析成像 Comsol Multiphysics 性能指標(biāo) 隔離電極 極板旋轉(zhuǎn)
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41;TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 電容層析成像（ECT）的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文主要工作內(nèi)容13-14
• 1.4 本章小結(jié)14-15
• 第2章 ECT技術(shù)介紹15-26
• 2.1 ECT系統(tǒng)組成及基本原理15-17
• 2.2 ECT傳感器17-18
• 2.3 ECT敏感場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型18-19
• 2.4 有限元分析法介紹19-21
• 2.5 Comsol Multiphysics簡介21-22
• 2.6 直接三維ECT圖像重建22-25
• 2.6.1 數(shù)據(jù)的歸一化處理23-24
• 2.6.2 LBP圖像重建算法24-25
• 2.6.3 帶自動(dòng)閾值濾波的LBP算法25
• 2.7 本章小結(jié)25-26
• 第3章 三維ECT傳感器的性能指標(biāo)26-36
• 3.1 空、滿管電容值及動(dòng)態(tài)范圍26
• 3.2 靈敏度分布圖26-27
• 3.3 靈敏度矩陣條件數(shù)及最小奇異值27
• 3.4 靈敏度均勻性27-28
• 3.5 圖像重建及相應(yīng)誤差評(píng)價(jià)參數(shù)28-32
• 3.5.1 圖像重建的誤差評(píng)價(jià)參數(shù)28-29
• 3.5.2 圖像重建區(qū)域的選擇29-32
• 3.6 本文研究的四種類型傳感器結(jié)構(gòu)32-35
• 3.7 本章小結(jié)35-36
• 第4章 四種類型傳感器的性能指標(biāo)對(duì)比36-62
• 4.1 3×4 結(jié)構(gòu)傳感器36-47
• 4.1.1 空、滿管電容值及動(dòng)態(tài)范圍36-37
• 4.1.2 靈敏度分布圖37-41
• 4.1.3 靈敏度矩陣條件數(shù)及最小奇異值41
• 4.1.4 靈敏度均勻性41-42
• 4.1.5 圖像重建及相應(yīng)誤差評(píng)價(jià)參數(shù)42-47
• 4.2 3×8 結(jié)構(gòu)傳感器47-60
• 4.2.1 空、滿管電容值及動(dòng)態(tài)范圍47-49
• 4.2.2 靈敏度分布圖49-53
• 4.2.3 靈敏度矩陣條件數(shù)及最小奇異值53
• 4.2.4 靈敏度均勻性53-54
• 4.2.5 圖像重建及相應(yīng)誤差評(píng)價(jià)參數(shù)54-60
• 4.3 傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)傳感器性能指標(biāo)的影響60-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第5章 ITS電容成像系統(tǒng)的性能分析62-71
• 5.1 ITS電容成像系統(tǒng)介紹62-64
• 5.1.1 系統(tǒng)組成及功能62-63
• 5.1.2 被測(cè)物理傳感器63-64
• 5.2 ITS有限元仿真模型64-65
• 5.3 ITS系統(tǒng)空、滿管電容值信噪比測(cè)試65-66
• 5.4 ITS實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)對(duì)比66-69
• 5.4.1 歸一化電容值66-68
• 5.4.2 圖像重建及相應(yīng)誤差評(píng)價(jià)參數(shù)68-69
• 5.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)的對(duì)比結(jié)果69-70
• 5.6 本章小結(jié)70-71
• 第6章 結(jié)論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 在學(xué)研究成果76-77
• 致謝77

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本文編號(hào)：502321