基于改进Landweber算法的两相流检测的研究.pdf

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1、．68．工业仪表与自动化装置2011年第2期基于改进Landweber算法的两相流检测的研究冯永辉，曹祥瑞，何明一(西北工业大学电子信息学院，西安710129)摘要：电容层析成像(ECT)具有非侵入式，响应速度快，安全等优点，是用于两相流检测非常有发展潜力的技术之一。该文在介绍了电容层析成像基本原理之后，探讨了ECT应用改进的Land-weber算法的可行性，该算法收敛速度较快，且成像精度高。仿真实验表明，改进的Landweber算法同Landweber算法相比较，只需要很少的迭代次数，就可以得到比较满意的成像效果，且高于LBP、Tikhonov算法的成

2、像精度。关键词：成像算法；收敛速度；图像重建；电容层析成像中图分类号：TP319文章标志码：A文章编号：1000—0682(2011)02—0068—04Studyofthemeasurementoftwo—-phaseflowbasedonthemodifiedLandweberalgorithmFENGYonghui，CAOXiangrui，HEMingyi(SchoolofElectronicsandInformation．NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’nn710129，China)Abstract：

3、Duetoitsmanydistinctadvantagessuchasnoinvasion，hight—speedandsecurity，electricalcapacitancetomographyisbecomingaverypromisingtechnologyintwo—’phaseflowparametersmeasurement．Afterofintroducingthemechanismofthecapacitancetomographysystem，thefeasibilityofusingthemodifiedLandweberalg

4、orithmisdiscussed．I1I1ismethodisfasttomeettheconvergencecondi—tionandtheerrorofimagereconstructionissmal1．SimulatedtestillustratesthatthealgorithmmayusesmallernumberofiterationstoobtainsatisfactoryimagingresultsthantheLandweberalgorithm，andpro—videaqualityimagescomparedwithLBPand

5、Tikhonov．Keywords：algorithmoftomography；speedofconvergence；imagereconstruction；electricalca—pacitancetomography性较差，测量电容数据的微小扰动可以引起解极大0引言的误差。目前广泛应用的算法包括线性反投影算法电容层析成像(electricalcapacitancetomo—(LBP)、标准的正则化算法(Tikhonov)、Landwebergraphy，ECT)，是近年来多相流检测技术发展较快迭代的算法、基于模型的算法(MOR)、神经网络算的一个方

6、向，它以多相流或两相流为主要检测对象，法。针对LBP、Tikhonov成像精度不高，land-具有非侵人式、结构简单、成本低、响应速度快、安全weber算法收敛速度较慢，该文提出一种改进的性能好、适用范围广等优点而受到普遍重视。和医Landweber算法，提高了Landweber算法的收敛速学上的CT类似，ECT技术也属于已知投影数据推度，使成像时间大大缩短。图像重建的过程分为2知被测对象内部介质分布的积分反演问题。个部分，一是正问题的模型化，即建立电容分布与介影响电容层析成像系统图像重建效果的主要因质分布之间的解析表达式；二是利用改进的Land—素有3

7、个：一是“软场”效应，即灵敏度不均匀，受介weber算法，获得图像重建。质分布的影响。二是测量数据比图像的像素少的多，方程是欠定的，具有无数多个解。三是解的稳定1ECT系统的基本原理电容层析成像的原理是当管道中的流体形态或收稿日期：2010一l1—03作者简介：冯永辉(1984)，男，西北工业大学电子信息学院硕士组成成分发生变化，即管道内的介电常数发生变化研究生，研究方向主要为图像处理和无损检测。时，引起电容传感器不同极板间电容值的改变，通过2011年第2期工业仪表与自动化装置·69·检狈0电路检测到电容值的大小，送至数据采集系统，式(1)实际上是把电容

8、作为管截面上各点介电根据某种重建算法重建管道内流体分布图像。电容常数的加权和，而