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1、第10期郭志恒等：一种新的ECT敏感场计算方法2025一种新的ECT敏感场计算方法郭志恒1，邵富群2，律德才3（1 电子科技大学中山学院 中山 528402；2 东北大学信息科学与工程学院 沈阳 110004；3 辽宁科技学院自动化系 本溪 117022）摘 要：分析了电容成像传感器的敏感场电位分布与极板电容关系的理论模型，提出一种基于电位分布的灵敏度有限元计算方法。通常使用的敏感场计算的方法是根据灵敏度计算公式，改变场内每个单元介电常数，由正问题求解极板电容变化而计算得到，该法计算非常耗时。提出一种
2、新方法，通过求解源极板和测量极板单独激励下电位分布，结合有限元单元的能量系数来计算整个敏感场分布。相比之下，新方法的计算时间大大缩短，可达2个数量级，并且重建结果与用常用计算方法的结果相一致。关键词：电容层析成像；灵敏度分布；边界条件；有限元计算方法中图分类号：TP212.6 TP391.9 文献标识码：A 国家标准学科分类代码：470.20NewcalculationmethodofsensitivitydistributionforECTGuoZhiheng1,ShaoFuqun2,LvDec
3、ai3(1ZhongshanInstitute,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina,Zhongshan528402,China；2SchoolofInformationScienceandEngineering,NortheasternUniversity,Shenyang110004,China;3DepartmentofAutomation,LiaoningInstituteofScienceandTechnology,Benxi11
4、7022,China)Abstract：Themodelofthepotentialdistributionasafunctionoftheinter-electrodecapacitancehasbeendiscussed,andacalculationmethodofsensitivitydistributionforelectricalcapacitancetomographyispresented.Conventionalmethodcalculatesthesensitivitydistri
5、butionaccordingtothesensitivityformula;thesensitivitydistributionisobtainedfromsolvingaforwardproblemofelectrodecapacitancechangebychangingthedielectricconstantofeachcellinthefield.Conventionalmethodisverytimeconsuming.Theproposednewmethodcalculatesthep
6、otentialdistributionbyexcitingboththesourceelectrodeanddetectelectrodeandcanbeusedtocalculatethepotentialdistributionofallthecellsinthefield.Theresultsindicatethatthecalculationtimeisshortenedby2ordersandtheresultsofimagereconstructionforboththeproposed
7、newmethodandconventionalonearesimilar.Keywords：electricalcapacitancetomography;sensitivitydistribution;boundarycondition;FEMcalculation第10期郭志恒等：一种新的ECT敏感场计算方法20251 引 言ECT（电容层析成像)技术是过程成像技术的一种,可用来对非导电的两相流断面成像,以获取管道截面相分布信息。ECT是非线性“软场”成像，具有严重病态性，而且图像重建只能依据
8、少量的电容测量数据。由于图像像素大于独立电容测量数，大多数重建算法依靠传感器灵敏度分布作为先验知识,获得稳定和高质量的图像。对于一些非线性迭代算法（如非线性Landeweber迭代、Newton类算法）每步都需要重新计算灵敏度分布，因此,快速获取电容传感器灵敏度分布极为重要。收稿日期：2008-02 ReceivedDate：2008-02敏感场分布的确定方法可分为实验与仿真2种方法。实验方法由于测量电路的限制而无法获得高维敏感场,而且测量时需要高精度
