平面陣列電容傳感器是基于電容邊緣效應(yīng)的傳感器,其所有的電極位于同一平面,能夠從單方向?qū)Ρ粶y(cè)物進(jìn)行測(cè)量,成本低、非侵入、效率高,應(yīng)用前景廣闊。由于平面陣列電容傳感器存在軟場(chǎng)特性,其內(nèi)部靈敏度分布不均,傳感器電極的形狀和排布方式等因素對(duì)整個(gè)傳感器的檢測(cè)性能影響很大,所以對(duì)傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì),意義重大。本文對(duì)平面陣列電容傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì),并對(duì)其傳感特性展開(kāi)深入研究。首先,分析了平面陣列電容傳感器的工作原理和數(shù)學(xué)理論,以電極屏蔽為對(duì)稱軸,依據(jù)電極對(duì)稱類型,設(shè)計(jì)出了四種不同對(duì)稱方式的平面陣列電容傳感器,并且與實(shí)驗(yàn)室原有的傳感器進(jìn)行對(duì)比。為了研究傳感器的物理特性,利用有限元分析軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的傳感器進(jìn)行建模,并且對(duì)傳感器的電勢(shì)分布進(jìn)行仿真模擬,研究了每個(gè)傳感器的三維電勢(shì)分布和電勢(shì)等值線分布,分析了屏蔽對(duì)傳感器電場(chǎng)線的影響。其次,對(duì)平面陣列電容傳感器的靈敏度展開(kāi)研究。建立了傳感器的靈敏度模型,將傳感器的靈敏場(chǎng)進(jìn)行分層分塊,對(duì)各傳感器第1、6、20層靈敏度進(jìn)行成像,分析了各層靈敏度的特點(diǎn)。建立了傳感器的評(píng)價(jià)函數(shù),研究了各傳感器的評(píng)價(jià)結(jié)果,結(jié)果顯示:上下左右對(duì)角對(duì)稱型傳感器評(píng)價(jià)結(jié)果最優(yōu)。最后,為了研究每個(gè)傳感器... 

【文章來(lái)源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的目的和意義
    1.2 電容成像技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 傳統(tǒng)電容成像技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 平面陣列電容成像技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 電容成像技術(shù)的研究熱點(diǎn)和存在的問(wèn)題
        1.3.1 研究熱點(diǎn)
        1.3.2 存在的問(wèn)題
    1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 平面陣列電容成像機(jī)理及方案
    2.1 平面陣列電容成像技術(shù)的數(shù)學(xué)理論
        2.1.1 電磁場(chǎng)特性
        2.1.2 正問(wèn)題
        2.1.3 逆問(wèn)題
        2.1.4 平面陣列電容成像技術(shù)的歸一化方法及原理
    2.2 平面陣列電容成像技術(shù)的圖像重建算法
        2.2.1 圖像重建準(zhǔn)則
        2.2.2 線性反投影算法
        2.2.3 Tikhonov正則化法
        2.2.4 Landweber迭代法
        2.2.5 共軛梯度法
    2.3 平面陣列電容成像系統(tǒng)
        2.3.1 平面陣列電容傳感器
        2.3.2 電容采集單元
        2.3.3 圖像重建單元
    2.4 本章小結(jié)
第3章 平面陣列電容傳感器設(shè)計(jì)與靈敏度建模
    3.1 平面陣列電容傳感器的工作原理
        3.1.1 邊緣效應(yīng)
        3.1.2 檢測(cè)原理
    3.2 平面陣列電容傳感器設(shè)計(jì)
        3.2.1 平面陣列電容傳感器的結(jié)構(gòu)模型
        3.2.2 平面陣列電容傳感器的工作方式
    3.3 平面陣列電容傳感器的電勢(shì)分析
        3.3.1 平面陣列電容傳感器的電勢(shì)分布
        3.3.2 平面陣列電容傳感器的電勢(shì)等值線
    3.4 平面陣列電容傳感器的靈敏度分析
        3.4.1 靈敏度的概念
        3.4.2 靈敏度模型構(gòu)建
        3.4.3 對(duì)靈敏度成像及分析
    3.5 平面陣列電容傳感器的評(píng)價(jià)
        3.5.1 傳感器的評(píng)價(jià)函數(shù)
        3.5.2 傳感器的空/滿場(chǎng)
        3.5.3 傳感器的評(píng)價(jià)結(jié)果
    3.6 本章小結(jié)
第4章 平面陣列電容傳感器的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)
    4.1 缺陷檢測(cè)實(shí)驗(yàn)方案
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)總體方案
        4.1.2 三種缺陷方案
    4.2 電容值分析
        4.2.1 電容值評(píng)價(jià)函數(shù)
        4.2.2 電容曲線分析
    4.3 圖像重建
        4.3.1 圖像評(píng)價(jià)函數(shù)
        4.3.2 基于所有靈敏度層的重建圖像
        4.3.3 缺陷重建圖像分析
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于FCM優(yōu)化的平面陣列電容成像算法[J]. 溫銀堂,曹鵬鵬,田洪剛,張玉燕,羅小元.  計(jì)量學(xué)報(bào). 2020(02)
[2]基于梯度投影稀疏重建算法的電容層析成像圖像重建[J]. 張立峰,宋亞杰.  計(jì)量學(xué)報(bào). 2019(04)
[3]絕緣及帶絕緣包覆油氣管道電容成像檢測(cè)技術(shù)[J]. 李振,陳國(guó)明,李偉,曹松,符嘉明,殷曉康.  中國(guó)海上油氣. 2019(03)
[4]電容層析成像三維圖像重建研究[J]. 張立峰,蔣玉虎.  計(jì)量學(xué)報(bào). 2019(03)
[5]非規(guī)則幾何形狀電容層析成像傳感器設(shè)計(jì)[J]. 程小龍,周汝雁,何世鈞,劉凱晨.  傳感器與微系統(tǒng). 2019(02)
[6]同面陣列電容成像傳感空/滿場(chǎng)設(shè)定方法研究[J]. 張玉燕,孫東濤,張振達(dá),溫銀堂.  計(jì)量學(xué)報(bào). 2018(04)
[7]矩形噴動(dòng)床三維電容層析成像[J]. 孫陽(yáng),楊道業(yè),劉大震,封文軒,顧沐陽(yáng).  化工學(xué)報(bào). 2018(08)
[8]基于旋轉(zhuǎn)電極的電容層析成像技術(shù)圖像融合算法[J]. 馬敏,王伯波,閆超奇,薛倩.  計(jì)量學(xué)報(bào). 2018(01)
[9]基于ANSYS的平面電容傳感器陣列三維仿真研究[J]. 劉澤良,溫銀堂,梁希,李慧劍.  傳感器與微系統(tǒng). 2016(04)
[10]基于ECT的復(fù)合材料構(gòu)件膠層缺陷檢測(cè)[J]. 溫銀堂,趙麗梅,張玉燕,潘釗,王洪瑞.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2015(08)



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