三维电阻层析成像(ert)硬件系统设计

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文三维电阻层析成像(ERT)硬件系统设计作者姓名：郭康指导教师：王玉涛教授东北大学信息科学与工程学院申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：检测技术与自动黼论文提交日期：2014年6月论文答辩日期：2014年6月学位授予日期：2014年7月答辩委员会主席：李新光教授评阅人：邵富群教授张晓杰副教授东北大学2014年6月万方数据AThesisinMeasurementTechnologyandAutomaticInstrumentsDesignforThree-DimensionalElectricalResistanceTomography(ERT)Ha

2、rdwareSystemByGuoKangSupervisor：ProfessorWangYutaoNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢=也思。学位论文作者签名：日期：如7牛年∥，习二争学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家

3、有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北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、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两《／白学位论文作者签名：露蔑导师签名：签字日期：沙，‘铲卑6司冲签字日期：孚卅荔沙弛卑6肉珥万方数据东北大学硕士学位论文摘要三维电阻层析成像(ERT)硬件系统设计摘要电阻层析成像(ElectricalResistanceTomography，简称ERT)技术是电阻抗层析成像(ElectricalImpedanceTomography,简称EIT)技术的一种简化形式，是过程层析成像技术中的

4、一个重要的分支。电阻层析成像技术是目前两相流检测中非常重要的一种方法，具有无辐射、在线测量等优点。在工业生产中得到了广泛的应用，特别是钢铁冶金等行业。目前ERT系统大都局限于二维场模型重建的研究，即研究对敏感场某一平面进行电导率重建。但是多相流流动情况十分复杂，有时候需要得到敏感场内部物质的几何形状等三维信息，而这些三维信息是无法从现有的二维ERT系统中获得，因此需要设计ERT三维系统对敏感场进行重建。本文仔细研究了电阻层析成像(ERT)技术的发展背景，工作原理和实现方式。在此基础上设计了三维电阻层析成像(EI玎)系统。系统主要包括了传感器系统、硬件电路系统和上位机系统。本论文的主要工作

5、如下：(1)详细研究了ERT系统的资料，分析了电极材料、大小、组合方式和系统激励方式采集方式等对系统的影响。以此为基础，提出了一种可以用来测量三维信息的传感器结构，新的传感器包括3层，每层8电极。(2)ERT系统有两种工作模式，分析电压激励和电流激励的优缺点，结合ERT传感器的结构特点，为减小接触阻抗带来的影响，采用电流激励电压测量的工作模式。(3)在前人工作基础上，本文以微控制器LPC2148为核心，设计了三维电阻层析成像(EI盯)系统的硬件电路。硬件电路包括激励信号产生模块、数据采集模块、截面与通道选择模块等等。论文逐一详细介绍了硬件电路各部分的设计思想。(4)结合本文设计的传感器结

6、构和系统工作方式，提出了使用模拟开关MAX307完成截面切换和通道选择模块的方案。(5)编写了系统的软件部分，系统软件设计主要分上位机和下位机两部分，在下位机方面，实现了对AD9833、仪用放大器、模拟选择开关MAX307的程序开发。上位机程序以VB为开发平台，编写了实验界面，最终实现上位机向下位机发送命令，然后对下位机传来的数据进行分解处理，最后将数据显示在实验平台上的功能。(6)搭建了ERT硬件实验平台，对硬件电路进行调试，并对系统的稳定性进行了．III—万方数据东北大学硕士学位论文摘要测试，测试结果显示：在实验室环境下系统可以长时间稳定运行。通过对整个系统进行测试，分析相应的数据，

7、得出结论：本系统符合ERT系统的设计目标。通过分析了系统误差的来源，并结合自己的调试经验，提出了改进意见。关键词：电阻层析成像；传感器；硬件电路．IV．万方数据东北大学硕士学位论文AbstractDesignforThree--DimensionalElectricalResistanceTomography(ERT)HardwareSystemAbs仃actElectricalresistancetomography(ERT)，a