基于阻抗特性分析的电磁层析成像传感器优化.pdf

《基于阻抗特性分析的电磁层析成像传感器优化.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2016年第35卷第3期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)49DOI：10．13873／J．1000--9787(2016)03--0049--04基于阻抗特性分析的电磁层析成像传感器优化付妍，谭超，肖志利，董峰(天津大学天津市过程检测与控制重点实验室，天津300072)摘要：设计一种与电磁层析成像(MIT)系统的工作频率相匹配的传感器阵列对于提升图像重建的精度至关重要。针对MIT传感线圈结构，研究了频域内线圈结构参数的变化与其阻抗的对应关系，包括线

2、圈匝数和线圈直径。实验结果表明：增加线圈匝数或扩大线圈直径均会导致线圈阻抗响应曲线向着频率较低的区域平移。在设计MIT传感器时，为了使得优化后的线圈结构与MIT系统的工作频率能够有效匹配，需要协同考虑线圈不同结构参数引起的效应。关键词：电磁层析成像；阻抗分析；线圈结构；激励频率中图分类号：TM930．1文献标识码：A文章编号：1000--9787(2016)03--0049--04Magneticinductiontomographysensoroptimizationbased0ni-mpea'ance

3、C1-1aract·eri●st·i-csanal●ysi●sFUYan，TANChao，XIAOZhi—li，DONGFeng(TianjinKeyLaboratoryofProcessMeasurementandControl，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Designasensoraraywhichmatcheswiththeexcitationfrequencyappliedinmagneticinductiontomography(

4、MIT)systemisessentialtoimproveprecisionofimagereconstruction．AimingatstructureofsensingcoilusedinMIT，researchoncorrespondingrelationshipbetweenstructureparametersofcoilsanditsimpedancein~equencydomain，whichincludscoilturnsanddiameterofcoil．Experimentalres

5、ultsindicatethatincreasingcoilturnsordiametercanleadtocoilimpedanceresponsecurveshifttoareaatlowfrequency．TheeffectscausedbydiferetstructureparametersinsensordesignforMITshouldbecooperativelyconsideredtogetherinordertotheoptimiaedcoilstructurematchwithwor

6、kingfrequencyofMITsystemeffectively．Keywords：magneticinductiontomography(MIT)；impedanceanalysis；coilstructure；excitationfrequency0引言了寻求二者间的对应关系，补充经验选取系统工作频率的电磁层析成像(magneticinductiontomography，理论缺陷，利用精密阻抗分析仪，分析线圈匝数和线圈直径MIT)借助外部注入的时变电信号构建敏感场内的主磁对线圈阻抗频率响应的影响

7、，确定线圈结构参数与激励频场。由于敏感场内被测物体的导电、导磁性形成涡流场，率选择之间的关系。分析结果表明：增加线圈匝数、扩大并由该涡流场感生出次级磁场改变初始敏感场内的磁场线圈直径会导致线圈阻抗响应曲线向低频区平移。为了分布，利用检测线圈感应敏感场内磁场的相应变化。根据有效实现传感器阵列与MIT系统的工作频率问的匹配，检测线圈感应得到电信号重建场内的电导率、介电常数和可通过改变线圈匝数实现粗调，并进一步调节线圈直径进磁导率的分布’。受系统激励频率与传感器的影响，主行细调。磁场与次级磁场间相差1O。～1O

8、倍。因此，工作频率1传感器阵列的计算的选择对于改善测量准确度和图像重建的精度有着密切构成MIT传感器阵列的线圈可视为电感器件，因此，的联系。对于线圈的计算主要包括线圈自感与线圈互感。MIT系统的激励频率通常根据传感器阵列的结构凭借1．1线圈自感计算经验选取，若能构建系统的激励频率与传感器结构间的联图l所示为实际MIT系统选取的线圈结构的剖面示系，则有提高MIT传感器设计效率和检测精度的可能。为意图。基于该线圈的几何结构，自感可