基于comsol的电容层析成像激励测量模式研究

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4、‘．：Ｖ＇国内图书分类号：TK39学校代码：10079国际图书分类号：621.1密级：公开硕士学位论文基于COMSOL的电容层析成像激励测量模式研究硕士研究生：刘晶导师：田沛教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程专业：系统工程所在学院：控制与计算机工程学院答辩日期：2016年3月授予学位单位：华北电力大学ClassifiedIndex:TK39U.D.C:621.1ThesisfortheMasterDegreeResearchontheExciting-measuringModefor

5、ElectricalCapacitanceTomographySystemBasedonCOMSOLCandidate：LiuJingSupervisor：Prof.TianPeiSchool：SchoolofControlandComputerEngineeringDateofDefence：March,2016Degree-Conferring-Institution：NorthChinaElectricPowerUniversity华北电力大学硕士学位论文摘要电容层析成像（ElectricalCa

6、pacitanceTomography，ECT）技术利用围绕在物场周围的电极阵列对物场施加特定频率幅值的激励信号，测量物场响应激励的边界电压值，据此进行图像重建以获得物场内介电常数的可视化分布。ECT技术具有无侵害性、快速性和可获取二维/三维分布参数信息等优点，成为工业测量领域的研究热点。本课题基于Comsol软件进行ECT传感器的二维/三维建模仿真，Comsol具有建模方便和求解精确的优点，在其基础上，应用Matlab软件实现ECT系统正问题及逆问题的求解，主要内容如下：（1）研究了两种灵敏度矩阵归一

7、化模型并进行了仿真实验，结果表明灵敏度矩阵归一化可改善敏感场分布均匀性，提高图像重建精度。（2）建立了新型二维ECT传感器激励测量模式，提出了8组电极旋转激励测量方案，并与传统12电极电容层析成像传感器进行了对比分析，包括被测电容值大小及其动态范围、等势线分布、敏感场分布均匀性、不同流型下的重建图像。8组电极旋转激励测量模式在保证实时成像速度前提下，可降低信号检测电路设计难度，提高测量精度，改善测量区域敏感场的均衡性，明显提高中心物体的成像质量。（3）建立了新型三维ECT传感器激励测量模式，三层电极EC

8、T系统较单层电极ECT系统图像重建效果更好，设计了基于两种组合电极激励测量方案的三层电极ECT系统，均可改善敏感场分布，提高成像效果，在目前的硬件水平下，可达到较高的实时成像速度。经过对各成像指标的综合考虑，纵向矩形模式为较优的激励测量方案。关键字：电容层析成像；激励测量模式；图像重建；二维/三维；ComsolI华北电力大学硕士学位论文AbstractInECT,anarrayofelectrodesisattachedaroundtheo