探索电阻层析成像并行数据采集系统设计

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1、天津大学硕士学位论文电阻层析成像并行数据采集系统设计姓名：王斌斌申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：董峰20070601中文摘要电阻层析成像(ERT)技术是近年来发展起来的一种高新的检测技术，可实现对封闭的管道或过程容器设备内部多相组分物质参数的可视化测量，具有非侵入、无辐射、在线检测等优点，在两相／多相流检测中有广阔的应用前景。目前不能广泛应用于工业在线检测，主要原凶是由其实时性造成的。本课题从电阻层析成像数据采集系统的实时性入手分析，设计一套ERT并行数据采集系统，主要的研

2、究工作和结果如下：1．完成ERT并行数据采集系统的实时性分析。通过对数据采集过程中耗时巨大的低通滤波环节的理论分析和仿真验证，得出60KHz,-～200KHz激励信号通过低通滤波器的稳定时间，计算出ERT并行数据采集系统在不同频率的激励信号下的数据采集速度，当系统采用60KHz频率的正弦波信号激励时，系统的数据采集速度理论值可以达到742幅／秒；200KItz激励时，系统数据采集速度理论值可达1366幅／秒。2．实现ERT并行数据采集系统的平台设计。在实时性分析的基础上，采用基于PCI总线的数字

3、I／0卡和数据采集卡设计了一套ERT并行数据采集系统，利用自定义总线将系统内部的结构单元模块化。该系统包括信号发生、电极传感器阵列、数据采集、数据预处理、逻辑时序、信号背板等部分；在数据预处理和数据采集部分，采用16通道并行传输，包括16通道的差动放大、16通道的解调滤波和16通道的AD转换。3．调试各个功能模块，并能测量管道内部电势场的分布情况，初步分析ERT并行数据采集系统测量值的完整性和有效性。关键词：电阻层析成像实时性并行数据采集低通滤波器ABSTRACTElectricalResist

4、anceTomography(ERT)isanovelcrosssectionmeasurementtechnologydevelopedinrecentyears．ItCanachievethevisualizationmeasurementofmulti—phasemediacomponentparameterintheclosedpipeandprocessvesselinside．Andithasthevirtueofnon-intrusive，non-radiationandon-li

5、nevisualmonitoring．AnditisnOWinagreatprospectiveintwo-phaseflow．Atpresent，therearestillsomedifficultiesinitsimplementationintheindustrialfieldbecausethereal-timeperformanceofERTcall’tsatisfythespeedrequirementforon-linemeasurement．Thisdissertationbeg

6、inswiththeanalysisofreal-timeperformanceoftheERTsystemandpresentsanewERTsystemwithparalleldataacquisitionstrategy．Themainresearchesare弱follow：1．Thereal-timeperformanceoftheparalleldataacquisitionsystemforERTisanalyzed．Thelow-passfilter(LPF)，whichcost

7、sthemosttimeofthedataacquisitionprocess，issimulated．TheresponsetimesofLPFanddataacquisitionspeedareinvestigatedwhenthebandofthesignalfrequencyisfrom60KHzto200KHz．Whenthefrequencyis60KHz，thedataacquisitionspeedcanachieveat742framespersecond；whenthefre

8、quencyis200KHz，thedataacquisitionspeedcanachieveat1366framespersecond．2．TheparalleldataacquisitionsystemforERTispresented．Basingontheanalysisofreal-timeperformance，an／gOcardandtwodataacquisitioncardswhicharebasedonPCIbusareusedinthissystem．Andsystemi