数字式宽频电磁层析成像与检测技术地研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国

2、家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要电磁层析成像及检测技术（ElectromagneticTomographyandSensingTechnology）以其检测速度快，无接触，无辐射以及成本较低等特点，而在工业过程参数检测、生物医学等领域有着广阔的发展前景。本文对电磁层析成像及检测技术的原理、结构以及特性做了系统的研究，并在其实践应用领域做了初步的探索，主要工作总结如下：1.验证了线圈之间的几何缩放比例关系，并开发了一套基于FPGA的八线圈数字式

3、电磁层析成像系统，利用上位机软件实现了对测量物场内金属物体的实时成像和电学特性参数的提取。2.鉴于在钢铁生产关键环节（比如热轧，连铸）中，工件微结构变化的实时在线检测对于精确控制产品的质量具有十分重要的作用，提出了一种U形电磁传感器的设计，并通过理论推导和数值计算证实了其在一定范围提离距离下感应信号相位信息的相对恒定性。电磁传感器非接触、安装灵活的特点，使其适合用于钢铁生产过程参数的在线检测。3.验证了数字正交解调方法在欠采样状态下的有效性，开发了一套基于FPGA的数字式宽频电磁检测系统，大幅提高了系统的工作频率，并通过一系列实验验证了系统的性能，实现了对

4、低电导率物体的实时检测，拓宽了传统电磁检测技术的应用范围；此外，利用四线圈测量模式初步实现了对盐水样品的在线数据采集和离线成像，向开发具有实时性的高频EMT系统迈出了坚实的一步。4.在数字式宽频电磁检测系统的基础上，提出了一种利用共轴线圈对测量低电导率电解质溶液电导率的方法，实验证明对电导率低于10S/m的电解质溶液该方法能够得到较为满意的精度。最后，在总结本课题工作的基础上，对电磁层析成像及检测技术的进一步发展提出了有益的建议。关键词：电磁层析成像及检测技术U形传感器欠采样宽频成像共轴线圈对电导率测量ABSTRACTFortheadvantagesofh

5、ighspeedacquisition,non-contact,radiationless,simplestructureandlowcost,ElectromagneticTomographyandSensingTechnology(EMTAST)hasbroadprospectsinindustrialprocessparameterdetectionandbiomedicalfield.Thisthesisaimsatasystematicalstudyontheprinciple,implementationandpropertiesofEMTAS

6、T;achievementsandprogresshavealsobeenmadeinthepriliminaryapplicationsofthistechnologyinpractice.Themaincontentsofthethesisaresummarizedasfollows:1.Thescalingrelationshipofthecoilwasverified,andanFPGA-baseddigitallowfrequencyEMTsystemwasdeveloped,whichrelisedreal-timeimagingandpara

7、meterextractionofmetalobjectsinthetargetfield.2.Consideringthatinthekeyprocessesofsteelproduction,real-timeonlinedetectionoftheworkpiecemicrostructurehasanimportantroleinproductionqualitycontrol,anewU-typeelectromagneticsensorwasproposed;thetheoreticalandnumericalverificationofthe

8、robustnessoftherelationshipbetwee