基于单电极激励的电阻层析成像

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高精度实时的两相/多相流参数检测一直是工业和科研领域的研究重点。在两相/多相流技术检测中,电阻层析成像(ERT)技术可以完成其内部参数可视化测量。  本文针对单电极激励下ERT的数学模型、传感器仿真及成像算法进行了深入研究,主要工作和结果如下:  首先,利用ANSYS仿真软件建立了单电极激励下的ERT电场模型,通过设置参数及网格剖分,得到电场内的电势分布及剖分节点的电势值,弥补了实际电场中无法得到具体节点电势的缺陷,为建立灵敏矩阵提供了有效的数据。  其次,对于ERT的正问题,用有限元方法对场域进行分析,编程实现了场域的自主剖分,并在此基础上对正问题进行求解;对于ERT的逆问题,结合ANSYS仿真结果建立了灵敏矩阵,并分别用仿真数据和实际数据验证了灵敏矩阵的正确性。  再次,在图像重建的过程中,分别用解析算法和迭代算法进行重建。解析算法主要用线性反投影实现了实时成像,迭代算法主要利用了ART算法和SART算法研究,并对这几种算法重建结果进行比较,进一步对实际物体进行重建。通过仿真和实际数据重建结果可以发现,在场内物体较少时,线性反投影算法能够达到工业实时检测的要求;场内物体较多时,由于软场内的干扰性,线性反投影算法的成像效果变差,ART、SART能较准确的反应出物体的位置,并且随着迭代次数的增多,SART较ART能获得更高的图像重建质量。  最后,采用VC++软件开发环境设计了ERT图像成像软件,设计的软件具有网格的有限元自主剖分、采集数据的读取、反投影数据的计算、灵敏矩阵的建立、成像结果的显示的功能。
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