基于单电极激励模式的电阻层析成像技术的研究

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1、⑧天率大薯硕士学位论文'■■灌啊■跚

2、强■娜■■¨i学科专业：检测技术与自动化装置作者姓名：刘军文指导教师：董峰副教授／’舄天津大学研究生院中文摘要两相，多相流动体系广泛地存在于自然界和工业过程中，其流动参数的准确测量，～直是工程技术和科学研究领域急需解决而迄今尚未很好解决的研究课题。电阻层析成像(ElectricalResistanceTomography，简称ERT)技术是过程层析成像技术中的一个分支，是电阻抗层析成像技术的一种简化形式，具有非侵入、无辐射、在线测量等优点，已逐步发展成为新一代过程参数检测技术。随着电子和工业技术的发展，工业现场对数据采集及处理系统的要

3、求越来越高，目前的ERT系统还不能完全满足工业现场的要求，还有许多实际工作需要完成。本论文从ERT技术的原理性研究出发，着眼于提高ERT系统的工作性能，主要研究工作及结果如下：，1．从ERT．原理入手，总结和分析ERT技术的数据采集模式，提出一种新型的电流激励、电流检测的单电极激励数据采集模式，给出这种模式的数理模型，并应用分离变量法求取了两种媒质分布情况下该模式的ERT『F问题的解析解：2．应用ANSYS仿真软件建立单电极激励模式ERT系统模型，从场分布和数据分析两个角度对单电极激励模式进行仿真研究，验证该数据采集模式的正确性，讨论其与相邻模式的异同，及外接电阻对敏感场

4、分布的影响。在此基础上，提出新的ERT数据采集系统设训方案。3．实现基于单电极激励模式的ERT数据采集平台，为了简化硬件电路结构和提高系统实时性，应用幅值可调的方波激励信号：以PC机为核心，设计可产生多种波形信号的信号发生器和基本的集成电路，应用PC一7429和PC一7501两块板卡实现数据采集和控制，构成一套ERT系统；应用该套系统进行实验研究，从数据分析的角度验证了系统的可靠性，进一步的验证了单电极激励模式在实际应用中的可行性。4．讨论基于单电极激励模式的图像重建算法，以定性的线性反投影和灵敏度系数两种算法为基础，对单电极激励模式的敏感场进行讨论，给出应用改进灵敏度系

5、数算法的重建结果，提出基于电力线的单电极激励模式的反投影算法，并给出理论推导。关键词：电阻层析成像数据采集模式单电极激励方波信号重建算法ABSTRACTTheprecisemeasurementoftwo-phase／multi-phaseflowswhichexistwidelyinthenaturalandindustrialprocesseshasbeenanissuedemandingthesolutionbutstillnotsolved谢thsatisfaction．ElectricalResistanceTomography(ERT)asabranchoft

6、heprocesstomographytechniqueisasimplifiedformofEITtechnology．Asafton-linemeasurementtechniquepossessingadvantagesofvisualization，non—invasion，lowcostandnon—radiation，ERThasdevelopedintothenewgenerationofprocessparametermeasurementtechnique．Withthedevelopmentofelectronandindustrytechnique，

7、therequirementsofDataAcquisitionSystem(DAS)inindustrialfieldal'ebecominghigherandhigherandtheexisitingERTsystemCannotreachthat．Therefore，inordertoimprovetheERTsystemperformance，launchingonthefundamentalresearchofERTsystem，themainWOrkandresearchresultsareasfollows：1．Anewcurrent—excitingand

8、current·measuringDataAcquisitionMethod(DAM)，namelythesingledriveelectrodemethod，anditsmathematicmodelarepresentedbasedonthesummarizationandanalysisoftheDAMadoptedbyERTsystem．AndtheanalyticsolutionsofERTforwardproblemundertwodifferentmediadistributtonshavebeenworkedo