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软场效应下电学全息波的发射角

山东工业技术 2021年第4期 83-89页

作者：张阔中国电子信息产业发展研究院北京100048 北京赛迪出版传媒有限公司北京100048

提出一种12个传感器周向均匀分布的电学全息传感器配置方式,缩小各传感器物理尺寸,沿用“单发单收”和“接收、接地合一”配合模式,激发出充分体现感兴趣区域(RoI)内物质特性的、不受传感器本体影响的电学全息波。分别在轻质相和重质相... 详细信息

提出一种12个传感器周向均匀分布的电学全息传感器配置方式,缩小各传感器物理尺寸,沿用“单发单收”和“接收、接地合一”配合模式,激发出充分体现感兴趣区域(RoI)内物质特性的、不受传感器本体影响的电学全息波。分别在轻质相和重质相中激发具有软场效应的电学全息波,考察电学全息波发生入射、反射、透射时的传播特性,对电学全息波的发射角进行观察和分析,得到了与广义射线理论情形下颇具差异的结论。

关键词：电学全息波软场效应感兴趣区域广义射线理论

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电学层析成像中软场效应的度量与应用

传感器与微系统 2017年第7期36卷 157-160页

作者：杨家辉岳士弘于晓天津大学电气与自动化工程学院天津300072

"软场效应"的存在导致电学层析(ET)成像技术重建图像分辨率低,为了度量"软场效应"并降低其影响,提出了一个基于灵敏度系数的"软场效应"度量指标,据此实施ET测量数据的重构。实验结果表明:软场效应指标能够有效地反映"软场效应"对ET成像... 详细信息

"软场效应"的存在导致电学层析(ET)成像技术重建图像分辨率低,为了度量"软场效应"并降低其影响,提出了一个基于灵敏度系数的"软场效应"度量指标,据此实施ET测量数据的重构。实验结果表明:软场效应指标能够有效地反映"软场效应"对ET成像空间分辨率的影响,重构的数据能够提高已有ET算法的空间分辨率。

关键词：电学层析成像灵敏度系数软场效应空间分辨率

油气润滑ECT系统的软场效应与成像精度分析

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机械研究与应用 2016年第6期29卷 10-14页

作者：付垦孙启国杜超北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

运用COMSOL和MATLAB对油气润滑系统水平管道环状流和中心流流型的ECT系统做了联合仿真,求解分析了软场效应,以及软场效应对图像成像精度的影响。结果表明:检测电极在远离介质突变层时,灵敏度场的值变化相对较小;检测电极在靠近介质突变... 详细信息

运用COMSOL和MATLAB对油气润滑系统水平管道环状流和中心流流型的ECT系统做了联合仿真,求解分析了软场效应,以及软场效应对图像成像精度的影响。结果表明:检测电极在远离介质突变层时,灵敏度场的值变化相对较小;检测电极在靠近介质突变层时,灵敏度场的值变化相对较大,且灵敏度场值在管道激励边缘远大于中心处。两相中心流的成像相对误差大于层流及环状流型,为提高成像精度需考虑软场效应。

关键词： COMSOL 油气润滑软场效应环状流中心流

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电学层析成像的灵敏度系数更新算法

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2017年第12期50卷 1227-1234页

作者：岳士弘张洋洋赵愉王化祥天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

针对电学层析成像技术受被测物场"软场效应"和欠定问题的影响而造城空间分辨率较低且稳定性差的问题,分析了电学层析成像过程中的灵敏度系数之和对于空间分辨率的关键影响,据此提出一种基于灵敏度系数更新及伪迹辨识的电学层析成像算法... 详细信息

针对电学层析成像技术受被测物场"软场效应"和欠定问题的影响而造城空间分辨率较低且稳定性差的问题,分析了电学层析成像过程中的灵敏度系数之和对于空间分辨率的关键影响,据此提出一种基于灵敏度系数更新及伪迹辨识的电学层析成像算法.结果表明,该方法能够有效地克服电学层析成像技术的固有问题,重建图像相对误差降低了5%~8%,,且对于离散分布的小目标空间分辨率更高.

关键词：电学层析成像软场效应灵敏度系数图像重建

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基于模糊算子的电学层析成像算法

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2021年第2期54卷 179-185页

作者：岳士弘荣西拉马海涛卢剑天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

电学层析(ET)成像是新一代可视化无损检测技术,在工业和生物医疗等领域具有广泛的应用前景.但是受被测物场的软场效应和欠定性等尚未根本解决问题的影响,ET成像的空间分辨率很低,使用优化技术是解决这些问题的一类有效方法.为提高空间... 详细信息

电学层析(ET)成像是新一代可视化无损检测技术,在工业和生物医疗等领域具有广泛的应用前景.但是受被测物场的软场效应和欠定性等尚未根本解决问题的影响,ET成像的空间分辨率很低,使用优化技术是解决这些问题的一类有效方法.为提高空间分辨率,模糊算子被引入优化过程以对传统的ET图像重建算法做改进.先从ET逆问题的欠定性和病态性出发,分析了使用模糊算子的可行性和合理性,然后根据ET系统的优化目标函数表达式,提出一种基于选择模糊算子的成像及实现方法,特别选择了5种典型模糊算子分析它们的使用形式,最后通过仿真实验,比较了用模糊算子改进前后的ET图像的可视化效果与误差.结果表明:与已有的重建方法相比,依据不同模糊算子的新方法,在不同的模型中重构图像的相对误差最大可以减小0.1462,且平均减小0.0931.本文提出的方法为ET算法的应用提供了新的选择.

关键词：电学层析软场效应模糊算子图像重建

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油气润滑ECT系统的设计及性能分析

油气润滑ECT系统的设计及性能分析

作者：陈超洲北方工业大学

学位级别：硕士

为了评价油气润滑系统的润滑效果,系统中油气两相流输运特性的检测成为亟需解决的问题。本文针对油气润滑系统中特殊小管径管道油气两相流输运的ECT系统进行了设计及性能分析,主要工作内容与结论如下：(1)利用有限元COMSOL软件快速求解... 详细信息

为了评价油气润滑系统的润滑效果,系统中油气两相流输运特性的检测成为亟需解决的问题。本文针对油气润滑系统中特殊小管径管道油气两相流输运的ECT系统进行了设计及性能分析,主要工作内容与结论如下：(1)利用有限元COMSOL软件快速求解了油气润滑系统水平管道内电场的灵敏度矩阵;运用COMSOL和MATLAB联合仿真,对该管道内灵敏度场的软场效应进行了研究;分析了一种油气润滑系统水平管道两相流流型,并分别分析了在软场效应和无软场效应的情况下,水平管道内的灵敏度矩阵和图像成像精度。结果表明：检测电极在远离油域的位置时,灵敏度场的值变化相对较小;检测电极在靠近油域的位置时,灵敏度场的值变化相对较大。在油气水平管道两相流图像成像的过程中,考虑软场效应可以使图像的精度得到进一步的提高。(2)利用COMSOL有限元软件搭建了油气润滑系统ECT的阵列电极三维管道模型,得到了阵列电极在不同阵列电极结构参数下的电势云图,并求出了空场满场的三维阵列电极的电容值。根据油气润滑系统小管径的管道特点,推导出一种适合油气润滑系统阵列电极三维管道内快速计算灵敏度场的计算表达式;定义了横向灵敏性和灵敏度均匀性两个评价指标,并结合传统的阵列电极的灵敏度、被测电容的变化范围另外两个评价指标,对油气润滑系统空间ECT阵列电极进行了特性分析。结果表明：根据特性分析结果制作的空间ECT阵列电极具有较均匀的灵敏度分布和较好的检测灵敏性。(3)根据油气润滑系统中小管径管道油气两相流的特点,设计了一种带有电容补偿的电容层析成像系统,仿真分析了系统关键硬件模块的性能,编写了系统关键功能模块软件程序,最后基于三个重要的系统评价指标对设计的ECT系统进行了评价。分析结果表明：该ECT系统具有检测时间较短、抗杂质电容能力较强、输出结果失真率低的特点。(4)比较了3种数字化提取ECT电容值的方法,通过软件分别求解出了电容值,并通过4个评价指标综合选定最后数字解调的方案。结果表明：采用正交解调数字化提取电容值的方法不仅降低了系统硬件资源的占用,而且在系统的速度和精度方面达到了较优的性能。

关键词：油气润滑电容层析成像软场效应电容补偿正交解调

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油气润滑ECT系统图像重建中秩亏问题研究

油气润滑ECT系统图像重建中秩亏问题研究

作者：李照威北方工业大学

学位级别：硕士

电容层析成像技术(ECT)承担了封闭的油气润滑管道中油气两相介质流动参数的实时检测的重要任务。ECT系统的图像重建过程中会产生典型的离散不适定问题,其秩亏、病态性以及ECT系统固有的“软场”效应属性都会对图像重建的效果产生严重影... 详细信息

电容层析成像技术(ECT)承担了封闭的油气润滑管道中油气两相介质流动参数的实时检测的重要任务。ECT系统的图像重建过程中会产生典型的离散不适定问题,其秩亏、病态性以及ECT系统固有的“软场”效应属性都会对图像重建的效果产生严重影响。本文针对管径小、油膜薄和极板数增加受限等特点的油气润滑管道ECT系统,研究了系统图像重建的秩亏问题,主要结论如下:(1)建立了油气润滑ECT系统灵敏度矩阵的数学模型和仿真模型,分析了产生秩亏问题的主要原因及影响因素;针对灵敏度矩阵定义了秩亏数和相对秩亏率两个评价指标来分析其秩亏问题。结果表明,在油气润滑ECT系统的灵敏度矩阵中存在严重的秩亏问题。灵敏度矩阵秩亏问题的产生与油气润滑ECT系统的结构及应用特点有关,其中产生秩亏的根本原因是来自于系统传感器的检测数据的不足。(2)通过对传感器区域的灵敏场分析,证实了小管径油气润滑存在严重的软场效应,提出了软场效应的度量方式;在软场效应的前提下,运用定义的秩亏数和相对秩亏率,分析了图像重建中产生秩亏问题的原因和影响因素,并与未计入软场效应条件做了对比。结果表明,在计入软场效应的条件下,油气润滑ECT系统仍然存在严重的秩亏问题,但相较于未计入软场效应,系统灵敏度矩阵的秩亏将减小。(3)基于图像重建算法的原理,分析了LBP算法、Tikhonov正则化算法、共轭梯度算法及双共轭梯度算法的秩亏问题。建立了油气润滑主要流型为环状流的ECT系统的物理模型及有限元仿真模型,分别采用LBP算法、Tikhonov正则化算法、共轭梯度算法及双共轭梯度算法,对油气润滑ECT系统进行了图像重建,并以图像错误率(IME)和图像相关系数(CORR)为评价指标对图像重建结果进行了对比分析。结果表明,四种算法除LBP算法外,均体现了消除秩亏的思想。完全消除系统灵敏度矩阵秩亏的双共轭梯度算法,成像精度较高,成像速度也较其它算法更快,更适用于油气润滑ECT实时成像。

关键词：油气润滑 ECT系统灵敏度矩阵秩亏问题软场效应双共轭梯度算法

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从辐角敏感场提取电学全息波传播轨迹

现代物理 2020年第5期10卷 94-101页

作者：张阔中国电子信息产业发展研究院北京北京赛迪出版传媒有限公司北京

辐角敏感场是由电学全息波关于辐角的偏导数表达的全息敏感场,在发射传感器单一、接收传感器接收和接地功能合一的工作模式下用于提取具有软场效应的电学全息波传播轨迹行之有效。若确有必要采用多传感器发射模式,则发射传感器参数可能... 详细信息

辐角敏感场是由电学全息波关于辐角的偏导数表达的全息敏感场,在发射传感器单一、接收传感器接收和接地功能合一的工作模式下用于提取具有软场效应的电学全息波传播轨迹行之有效。若确有必要采用多传感器发射模式,则发射传感器参数可能需要微调。

关键词：幅角敏感场软场效应电学全息波传播轨迹传感器

油气润滑ECT系统灵敏度矩阵的秩亏问题及其影响因素

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内蒙古科技与经济 2021年第8期 97-99页

作者：李照威孙启国北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

建立了油气润滑ECT系统图像重建的数学模型和仿真模型,定义了秩亏数和相对秩亏率,分析了油气润滑ECT系统灵敏度矩阵产生的秩亏问题及其影响因素,结果表明:在忽略软场效应的条件下,灵敏度矩阵的秩亏随极板数的增加而减小,随油膜厚度的增... 详细信息

建立了油气润滑ECT系统图像重建的数学模型和仿真模型,定义了秩亏数和相对秩亏率,分析了油气润滑ECT系统灵敏度矩阵产生的秩亏问题及其影响因素,结果表明:在忽略软场效应的条件下,灵敏度矩阵的秩亏随极板数的增加而减小,随油膜厚度的增加而增大;在计入软场效应的条件下,灵敏度矩阵的秩亏仍然随极板数的增加而减小,随油膜厚度的增加而增大,但系统灵敏度矩阵的秩亏将减小,油气润滑ECT系统图像重建时产生秩亏的根本原因是检测数据的不足。

关键词：油气润滑 ECT系统灵敏度矩阵秩亏问题软场效应