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提高ECT系统性能的方法研究

张亚利  
【摘要】:近些年发展起来的过程层析成像(PT)技术在两相流/多相流流动参数分布状况的测量方面取得了一定的进展,有可能成为解决两相流参数检测的有效手段,具有很大的潜力和广阔的工业应用前景。 电容层析成像技术(ECT)是目前最为广泛研究的一种过程层析成像技术(PT),它具有系统成本低、成像速度快、适用范围广、非侵入式等优点,在PT中很有优势。因而,电容层析成像技术成为研究热点。 本文在以有研究的基础之上,重点对以下的问题作了研究: 1.针对ECT系统复杂的极板选择模式,提出了新的简化的模式选择电路,新的选择方式看起来更直观、易懂,并且比原有的方式少了8个开关,相当于电路板上的两个芯片。用Verilog HDL语言编程,并对其进行仿真验证,结果证明以上的改进是完全正确的。 2.用锁相环电路来取代传统ECT电路设计中的移相电路,这样可以实现锁相环电路对频率和相位的精密跟踪,并可以消除杂散电容的影响。 3.用DSP芯片来实现图像重建的算法部分,完成了软件的硬件实现部分与整体ECT系统的连接设计。 4.对算法部分用汇编语言进行编程和调试,证明其正确后,算得其图像重建算法部分的实现时间为0.748ms,大大地提高了图像重建的速度。 5.用ANSYS软件对管道内敏感场进行仿真,为图像重建提供了灵敏度数据。 6.根据基于约束的最小二乘法和SIRT的同时迭代重建技术,提出了一种带有最优修正的新的图像重建算法,并给出了修正因子μ的计算方法。在MATLAB环境下对该算法进行了验证,结果证明该算法具有很高的图像重建精度。 7.用ANSYS仿真数据对图像重建结果进行验证,比较了新的算法和最简单的LBP算法的重建结果,证明了新的算法的可行性。


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