為了實現(xiàn)無廢采礦和解決礦物開采過程中形成的地表沉陷問題,最佳處理方式是使用尾砂等各種充填材料制成漿體或膏體對采空區(qū)進行充填。但充填漿體或膏體經(jīng)過充填管道輸送至采空區(qū)的過程中,由于料漿級配不合理,濃度過低,流速低于極限流速和水化反應(yīng)產(chǎn)生的膠結(jié)體等原因,導(dǎo)致充填料漿輸送時固液分離,在管壁處產(chǎn)生結(jié)塊,若不及時處理,會進一步發(fā)展為堵管和爆管現(xiàn)象,從而造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和經(jīng)濟損失。因此若能對礦山充填管道進行檢測,及時發(fā)現(xiàn)結(jié)塊在充填管道內(nèi)的位置和大小,對礦山充填管道的安全穩(wěn)定運行有著極其重要的意義。本研究以電阻層析成像（Electrical Resistance Tomography,簡稱ERT）技術(shù)為基礎(chǔ),研究礦山充填管道的檢測方法,主要做了以下工作:（1）本研究提出一種自適應(yīng)ERT傳感器,與傳統(tǒng)ERT傳感器的靜態(tài)結(jié)構(gòu)相比,自適應(yīng)ERT傳感器其電極排列采用陣列式結(jié)構(gòu),利用稀疏表示識別流型,根據(jù)實時流型變化自適應(yīng)、動態(tài)的調(diào)整傳感器結(jié)構(gòu),可以有效提高ERT圖像重建質(zhì)量。（2）本研究設(shè)計并搭建了 16電極ERT系統(tǒng),包括傳感器單元,測量與數(shù)據(jù)采集單元和圖像重建單元。該系統(tǒng)主要由主控芯片STM32F10... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

ERT系統(tǒng)原理圖

分布不同，從而靈敏度分布也不同，并且獲得的影響重建圖像分辨率的獨立測量電壓的數(shù)目也不同，因此如果在相同的傳感器結(jié)構(gòu)和圖像重建算法下，如果數(shù)據(jù)采集模式不同，那么獲得的重建圖像質(zhì)量也會有不同。目前常用的數(shù)據(jù)采集模式主要有相鄰（Adjacentstrategy）、相對（Oppositestrategy）和對角（Diagonalstrategy）模式等，下文將對數(shù)據(jù)采集模式作以說明比較。（1）相鄰模式相鄰模式由Sheffield大學(xué)的Brown和Segar學(xué)者提出[43]，該方法將電流注入相鄰電極，然后從所有其它相鄰電極對上測量電壓（不包括注入電流的電極）。如圖2.2所示。圓形傳感器共有16個電極（1，2，…，16）等距離分布在傳感器上，第一次激勵電流注入相鄰電極1和2建立敏感場，然后在其余相鄰電極對上測量13組邊界差分電壓數(shù)據(jù)（V1，V2，…，V13），V1是電極3和4之間的差分電壓，V2是電極4和5之間的差分電壓，…，V13是電極15和16之間的差分電壓。第二次激勵電流注入相鄰電極2和3建立敏感場，然后在其余相鄰電極對上測量13組邊界差分電壓數(shù)據(jù)（V1，V2，…，V13），V1是電極4和5之間的差分電壓，V2是電極5和6之間的差分電壓，…，V13是電極16和1之間的差分電壓。依照上述方法，最后一次激勵電流注入相鄰電極16和1建立敏感場，然后在其余相鄰電極對上測量13組邊界差分電壓數(shù)據(jù)（V1，V2，…，V13），V1是電極2和3之間的差分電壓，V2是電極3和4之間的差分電壓，…，V13是電極14和15之間的差分電壓。測量電壓值的大小隨著距離激勵電極越遠迅速變小，圖2.2相鄰模式示意圖如圖2.2中激勵電極為電極1和2，13組差分電壓V1~V13中V1和V13電壓值相近且最大，隨后兩邊電壓值遞減至最小處（V7）。不在激勵電極上測量電壓是為避免接觸阻抗的影響。對于16電極的ERT系統(tǒng)，可采集13×16=208個測量邊?

2ERT系統(tǒng)理論基礎(chǔ)13最常用的數(shù)據(jù)采集模式，因為可以用較少的元器件實現(xiàn)硬件電路。相鄰模式的缺點是敏感場靈敏度分布不均勻，圖2.2中虛線代表電流密度線，最大處位于激勵電極1和2處，隨著距離的增加，電流密度逐漸變小，所以13組差分電壓呈“U”型分布。（2）相對模式相對模式如圖2.3所示，由Hua等人提出[44]。激勵電流通過處于直徑位置的兩個電極注入以建立敏感常第一次激勵電流注入電極1和9以建立敏感場，并以電極2為參考電極，然后依次測量參考電極與非激勵電極的13組邊界差分電壓數(shù)據(jù)（V1，V2，…，V13），V1是電極2和3之間的差分電壓，V2是電極2和4之間的差分電壓，…，V13是電極2和16之間的差分電壓。第二次激勵電流注入電極2和電極10以建立敏感場，并以電極3為參考電極，然后依次測量參考電極與非激勵電極的13組邊界差分電壓數(shù)據(jù)（V1，V2，…，V13），V1是電極3和4之間的差分電壓，V2是電極3和5之間的差分電壓，…，V13是電極3和1之間的差分電壓。依照上述方法，最后一次激勵電流注入電極8和電極16以建立敏感場，并以電極9為參考電極，然后依次測量參考電極與非激勵電極的13組邊界差分電壓數(shù)據(jù)（V1，V2，…，V13），V1是電極9和10之間的差分電壓，V2是電極9和11之間的差分電壓，…，V13是電極9和7之間的差分電壓。相對模式使電流分布更加均勻，因此具有良好的靈敏度�？傻玫�13×8=104個獨立電壓數(shù)據(jù)。圖2.3相對模式示意圖（3）對角模式Hua等人提出了一種稱為交叉法的數(shù)據(jù)采集模式[44]，也稱為對角模式。當(dāng)電流在一對較遠的電極之間注入時，可以得到更均勻的電流分布。如圖2.4(a)所示，電極1固定接電流源正端，電極2固定為電壓參考電極，電極3接電流源負(fù)端。然后依次測量參考電極2與非激勵電極的13組邊界差分電壓數(shù)據(jù)（V1，V2，…，V13

【參考文獻】：
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本文編號：3122860