提高ECT系统性能的方法研究

【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。