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天津大学学报 2008年第8期41卷 911-918页

作者：王化祥汪婧胡理姜娓娓郝魁红宋志坚天津大学电气与自动化工程学院天津300072 中国民航大学航空自动化学院天津300300 天津渤海精细化工有限公司天津300300

在过程层析成像系统中,传感器电极阵列的设计直接影响到整个系统.为了使系统获得更高的图像分辨率,通过电磁场有限元仿真软件COMSOL分析,构建ERT/ECT双模态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... 详细信息

在过程层析成像系统中,传感器电极阵列的设计直接影响到整个系统.为了使系统获得更高的图像分辨率,通过电磁场有限元仿真软件COMSOL分析,构建ERT/ECT双模态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ERT/ECT双模态敏感阵列电极优化设计.实验表明,三维ERT电极选圆形电极,且其电极直径为0.3s;而三维ECT阵列电极选矩形电极,其宽为0.65s,高为1.8R(s为2πR/16;R为管道半径)为佳.优化设计的敏感阵列电极可获得较均匀的灵敏场分布及较高图像质量.

关键词： ERT/ECT双模成像敏感阵列电极 COMSOL

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改进的共轭梯度算法的图像重建算法

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计量学报 2013年第1期34卷 27-30页

作者：马敏张彩霞姬晶晶王化祥中国民航大学天津300300 天津大学电气与自动化工程学院天津300072

针对电容层析成像图像重建问题的病态性，在Tikhonov正则化的基础上，以正则化解决方案的规模和给定数据的质量为理论依据，引入一个数学变换，提出了一种新的正则化方法，该方法克服了常规正则化方法扰乱原系统的缺陷。同时，将ECT物... 详细信息

针对电容层析成像图像重建问题的病态性，在Tikhonov正则化的基础上，以正则化解决方案的规模和给定数据的质量为理论依据，引入一个数学变换，提出了一种新的正则化方法，该方法克服了常规正则化方法扰乱原系统的缺陷。同时，将ECT物理模型进行规范化，并对共轭梯度算法进行改进。仿真实验表明，改进的共轭梯度算法的成像质量高于LBP算法、Tikhonov正则化算法和共轭梯度算法，并利用相关系数进行了验证。

关键词：计量学电容层析成像敏感阵列电极图像重建共轭梯度算法相关系数

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电容层析成像系统的图像重建算法研究

电容层析成像系统的图像重建算法研究

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作者：张彩霞中国民航大学

学位级别：硕士

电容层析成像（Electrical Capacitance Tomography,ECT）技术属于一种过程层析成像技术（Process Tomography,PT）,它基于电容敏感原理,是实时在线地表达过程参数的一种检测技术。本文利用电容层析成像技术对航空发动机尾喷管处的尾气... 详细信息

电容层析成像（Electrical Capacitance Tomography,ECT）技术属于一种过程层析成像技术（Process Tomography,PT）,它基于电容敏感原理,是实时在线地表达过程参数的一种检测技术。本文利用电容层析成像技术对航空发动机尾喷管处的尾气进行气路监测,以获取实时图像,监测尾管内的流体流动情况。近几年ECT技术已经在多个领域有所发展,但是ECT技术无论在硬件方面还是图像重建方面都还存在一定的问题。为了深入分析电容层析成像系统,本论文的主要工作包括以下几个方面:1.采用电磁场有限元仿真软件COMSOL Multiphysics对16电极的ECT传感器系统进行仿真,通过求解正问题获得ECT模型的电势分布、电场等势线和电场线分布图,并分析敏感场特点。2.深入研究目前存在的几种图像重建算法,编写相关的MATLAB程序,利用图像误差,相关系数和成像时间等因素比较这几种成像算法得到的图像重建结果,比较各种算法的优缺点及适用范围。3.针对电容层析成像图像重建问题的病态性,在Tikhonov正则化的基础上,引入一个数学变换,提出了一种新的正则化方法,该方法克服了常规正则化方法扰乱原系统的缺陷,并利用此方法对共轭梯度算法进行改进。4.利用Tikhonov正则化法、共轭梯度算法和改进的共轭梯度算法,对航空发动机尾喷管内可能存在的流型进行仿真成像,并对其结果进行分析。5.将小波分析技术应用于图像后处理中,对重建图像进行去噪、增强和融合处理,从而提高成像质量。

关键词：电容层析成像 COMSOL 敏感阵列电极图像重建算法

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基于ANSYS的ECT阵列电极三维优化设计

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传感技术学报 2007年第7期20卷 1639-1643页

作者：问雪宁王化祥胡理天津大学自动化学院天津300072

本文通过电磁场有限元软件ANSYS分析,构建电容层析成像(ECT)系统敏感阵列电极三维模型.基于敏感场分布的均匀性、敏感阵列电极的灵敏度及被测电容变化范围等优化指标,进行空间敏感场阵列电极设计.实验表明,优化设计的敏感阵列电极可获... 详细信息

本文通过电磁场有限元软件ANSYS分析,构建电容层析成像(ECT)系统敏感阵列电极三维模型.基于敏感场分布的均匀性、敏感阵列电极的灵敏度及被测电容变化范围等优化指标,进行空间敏感场阵列电极设计.实验表明,优化设计的敏感阵列电极可获得比较均匀的敏感场分布及检测灵敏度.

关键词：电容层析成像敏感阵列电极 AYSYS 三维仿真优化

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电学层析成像技术

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自动化仪表 2017年第5期38卷 1-6页

作者：王化祥天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

电学层析成像技术是一种两相/多相流检测技术。该技术具有无辐射、非侵入、响应速度快以及可视化等优点。对目前国内外快速发展的电学层析成像技术进行了介绍。电学层析成像系统采用特殊设计的敏感空间阵列电极,以非接触或非侵入方式获... 详细信息

电学层析成像技术是一种两相/多相流检测技术。该技术具有无辐射、非侵入、响应速度快以及可视化等优点。对目前国内外快速发展的电学层析成像技术进行了介绍。电学层析成像系统采用特殊设计的敏感空间阵列电极,以非接触或非侵入方式获取被测敏感场信息。利用图像重建算法再现多相流体在管道内或反应装置内部某一截面的分布状态,从而获得多相流中离散相浓度分布及其随时间的变化规律。电学成像技术可广泛应用于石油、化工、电力、冶金、建材、食品等领域,如:石油工业中油/气/水混输过程;冶金、电力工业中各种气力物料输送过程;化工、医药、能源等领域中的干燥、混合、流态化、扩散、反应等过程。该技术极大提高了人们对生产过程信息的获取和分析能力,为过程参数在线监测和控制提供了一种全新的手段。

关键词：电学层析成像敏感阵列电极数据采集系统图像重建算法正问题和逆问题求解

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ECT/ERT双模态阵列电极优化设计及其正问题研究

ECT/ERT双模态阵列电极优化设计及其正问题研究

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作者：汪婧天津大学

学位级别：硕士

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 Tomo... 详细信息

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。

关键词：电容/电阻层析成像 COMSOL 敏感阵列电极正问题电阻抗层析成像先验知识

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