32電極電阻層析成像系統(tǒng)仿真研究.pdf

1、電阻層析成像（Electrical Resistance Tomography，ERT）技術(shù)可在不破壞或不干擾被測物場的基礎(chǔ)上，通過測量敏感場域內(nèi)的節(jié)點電勢推導(dǎo)出電導(dǎo)率分布，進而得知管道或容器內(nèi)部的物場分布狀況。它具有低成本、非侵入等優(yōu)點，在兩相流檢測領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。 為了提高電阻層析成像系統(tǒng)對離散相如氣泡尺寸大小的分辨能力，滿足不同尺寸尤其是大尺寸管道的兩相流檢測，論文提出了32電極ERT系統(tǒng)新方案。所做的主要工作有：

2、 （1）根據(jù)相關(guān)電磁場理論建立了ERT系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，求取了均勻媒質(zhì)分布、離散相同心分布和離散相偏心分布三種情況下ERT系統(tǒng)正問題的解析解；建立了ERT系統(tǒng)激勵電極陣列的阻抗模型，對電極陣列設(shè)計具有指導(dǎo)作用；分析了ERT系統(tǒng)常用的激勵/測量模式及特點，為ERT系統(tǒng)模式選取提供了重要依據(jù)。 （2）基于MATLAB PDE工具箱完成了32電極電阻層析成像系統(tǒng)的仿真研究，得出了相鄰與相對激勵模式下敏感場內(nèi)電勢及電場的分布，并研究了流

3、型、電極數(shù)目、氣泡位置和大小諸因素對ERT正問題求解結(jié)果的影響，根據(jù)仿真結(jié)果提出了一種仿真求解ERT系統(tǒng)的新方法。 （3）應(yīng)用有限元方法、基于VC++編程實現(xiàn)了敏感場場域剖分和有限元方程組的建立與求解，得出了場域內(nèi)各剖分節(jié)點的電勢值的數(shù)值解，與基于MATLAB PDE工具箱的仿真結(jié)果進行了相互驗證，同時為后續(xù)圖像重建研究奠定了基礎(chǔ)。 （4）分析了圖像重建的原理以及常用圖像重建算法的優(yōu)缺點，并著重對LBP算法的原理及應(yīng)用進