电容层析成像图像重建算法的研究

【摘要】： 多相流在工业生产中得到广泛应用，多相流参数检测在科学研究和工业生 产中发挥越来越重要的作用。多相流参数的准确测量，可揭示多相流动的机理， 建立多相流动模型，并对流动过程预测、设计和优化控制提供必要的依据。近 十多年来迅速发展起来的过程层析成像技术在解决多相流检测问题上有很大的 潜力和广阔的工业应用前景。电容层析成像技术以其成本低、适用范围广、结 构简单、非侵入式、安全性好等优点，成为目前过程层析成像技术发展的主流 和研究热点，但离实际应用尚有很大距离，因此有待进一步研究和发展。 本论文以8电极电容层析成像系统为研究对象，主要探讨电容层析成像技 术在多相流图像重建、流型辨识等有关问题，主要完成了以下工作： 1．在分析现有流动层析成像技术基础上，对多相流特点、分类及参数进行 了分析和归纳，分析了多相流参数检测技术的发展历史和现状，指出了多相流 参数测量对于科研及工业生产的重要意义，对未来多相流参数测量的研究方向 及发展趋势进行了分析和总结。 2．对过程层析成像系统的基本原理及系统组成、基本特点和发展现状进行 了简介，介绍了基于不同敏感原理的过程层析成像技术。 3．介绍了电容层析成像系统的组成，分析了工作原理，建立敏感场的数学 模型，阐述了电容层析成像技术独特的优点和研究现状。 4．对多种ECT图像重建算法作出了分析比较，本文基于二重积分近似计 算的基本概念建立了一个理论依据可靠、简洁明了的图像重建数学模型。 5．为获取高质量的离散相分布图像，采用了基于Landweber迭代的ART 算法，并改进了ART图像重建算法，实验结果证明图像重建结果与实际相符， 图像质量得到改善。 6．提出了最大熵图像重建数学模型，实验证明该数学模型是可靠，算法的 精度能满足流型识别的要求。