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ECT/ERT双模态阵列电极优化设计及其正问题研究

汪婧  
【摘要】: 作为一种无损可视化测量手段,电学成像技术因其价格低廉、响应速度快、无侵入、无损害,在工业和医学领域具有重要的应用价值。 电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)和电阻层析成像(Electrical Resistance Tomography,ERT)是基于电磁场理论的新型测量技术,ERT适于测量以导电性介质为连续相的介质,而ECT适于测量以非导电性介质为连续相的介质。 为深入分析电学层析成像的测量机理,本论文对ERT/ECT双模态敏感阵列电极优化及ECT/ERT仿真研究等有关方面内容进行了系统研究: (1)分析ECT/ERT敏感场的‘软场’特性,借助大型有限元软件COMSOL,对ECT/ERT阵列电极进行三维电场仿真,分析敏感阵列电极几何形状、结构参数对敏感场分布的影响; (2)本文通过电磁场有限元仿真软件COMSOL分析,分别构建(ERT/ECT)成像系统敏感阵列电极三维模型。基于敏感场分布的均匀性、相关系数及空间分辨率等优化指标,进行了ECT/ERT双模态空间敏感阵列电极优化设计; (3)基于COMSOL Script二次开发模板,设计了二维ECT和ERT仿真系统用户界面。该用户界面大大提升了仿真过程的可视效果,成像状态更直观明了; (4)根据CT脑部和肺部扫描图像构建人体脑部和肺部模型,同时引入人体脑部和肺部组织的结构特征等先验信息,构建人体脑部和肺部模型,采用共轭梯度算法,对脑部和肺部EIT进行仿真研究。


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