最新电磁层析成像正问题研究（精品教学讲义ppt课件.ppt

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1、电磁层析成像正问题研究（精品）报告内容2.创新点及意义1.课题内容简介3.研究结果展示4.其他事项2TianjinUniversity一、课题内容课题任务3.涡流场的编程计算2.基于灵敏度分析的传感器的优化设计1.基于场量提取法的灵敏度矩阵的推算3TianjinUniversity二、创新点及意义灵敏度图的计算上：没有采取传统的借助comsol仿真软件的测量扰动法，而是推导了灵敏度的理论计算公式，首次借助matlab直接从场量中进行提取计算（非仿真），并且首次分别计算了电导率和磁导率的灵敏度。传感器的优化上：从灵敏度矩阵特征值谱

2、的角度对传感器进行优化，避免了因成像算法不同带来的评价指标不通用性。分析了多种传感器尺寸因素变化对灵敏度矩阵性的影响，总结了各自规律，而不仅仅是从最终测量结果上寻优。7TianjinUniversity创新点及意义涡流场计算上：采用有限元法对电磁层析成像正问题进行编程计算（非仿真），得到了涡流场的向量矩阵，绘制了该涡流场的矢量图，并通过对比不同激励方式下的涡流场，总结归纳了涡流场的规律和特点。模型的选取上：本文在计算灵敏度图、优化传感器、计算涡流场时均在Matlab中建立了三维物理模型。更加接近客观实际，形象直观且确保了结果的准

3、确性和有效性。8TianjinUniversity灵敏度的数学推导检测值F的变化坡印亭矢量只看变化量，两式做差别找了，答案在这呢9TianjinUniversity圆形线圈磁导率灵敏度图磁导率灵敏度图磁感应强度B分布图10TianjinUniversity圆形线圈电导率灵敏度图矢量磁位A分布图电导率灵敏度图11TianjinUniversity方形线圈磁导率灵敏度图磁感应强度B分布图磁导率灵敏度图12TianjinUniversity方形线圈电导率灵敏度图灵敏度图的特点1.灵敏度场分布不均匀不平缓。各种灵敏度场之间的差异主要取决

4、于激励线圈和检测线圈位置的不同，即特定的“投影”方向。2.激励线圈和检测线圈附近以及被测空间边缘部分灵敏度场变化较大，而处在激励线圈和检测线圈之外的部分则灵敏度场数值较小，且个别点的灵敏度场存在负值。3.无论是采用哪组激励检测方向，被测圆域的中心处灵敏度值都相对较小。上述这些现象都是电磁测量中“软场效应”的表现。电导率灵敏度图13TianjinUniversity线圈个数优化（1）14TianjinUniversity线圈个数优化（2）线圈个数优化：在理论上，线圈个数越多，能获得越多的的非相关独立测量信息，成像效果也就会越精确；

5、但在实际系统中，考虑到成像区域的像素数、传感器制作成本等因素，完全可以做到用最少的线圈达到所需的成像效果。15TianjinUniversity线圈距离优化距离优化：线圈到管道中心的距离是存在最优值的；它是兼顾电磁场强度和电磁场均匀性两方面因素的结果。16TianjinUniversity线圈直径优化线圈直径优化：线圈直径受到实际分布和实际制作工艺的限制，其在可允许范围内变化时带来的影响是有限的；而且线圈半径和线圈到管道中心距离是相互影响的。r

6、不会影响灵敏度矩阵的特征值谱线，不会改变灵敏度矩阵的特性；但电导率灵敏度矩阵与磁导率灵敏度矩阵会存在微小差异。18TianjinUniversity涡流场计算的物理模型19TianjinUniversity涡流场计算（原始状态）涡流场特点一：涡流只存在于导体内部，靠近线圈的部分涡流强。20TianjinUniversity涡流场计算（小激励线圈）原始状态线圈中心坐标（0.5，0，-0.1）线圈半径R=0.8小线圈激励线圈中心坐标（0.5，0，-0.1）线圈半径R=0.2涡流场特点二：涡流场强弱与线圈大小有关。21TianjinU

7、niversity涡流场计算（远距离激励）原始状态线圈中心坐标（0.5，0，-0.1）线圈半径R=0.8远距离激励线圈中心坐标（0.5，0，-1）线圈半径R=0.8涡流场特点三：涡流场强弱与线圈放置距离有关。22TianjinUniversity涡流场计算（线圈位置旋转）0°45°90°135°180°涡流场特点四：涡流方向跟随线圈电流方向23TianjinUniversity涡流场计算（线圈立放）原始状态线圈立放涡流场特点五：线圈轴线垂直于导体放置时，能在导体内产生更强的涡流。24TianjinUniversity其他方面情况

8、发表的论文情况：WangBen,XuKai,WuliangYin.AnalysisofdigitaldemodulationinMIT.The6thWorldCongressonIndustrialProcessTomography,beijing,China.