三維ECT電容傳感器研究與設計.pdf

1、電容層析成像技術(ECT)作為過程層析成像領域的一個重要分支，近年來研究熱度不斷高漲。由于電容測量的工作原理，電容層析成像技術具有探測非侵入、安全性高等優(yōu)點，因此應用范圍十分廣泛。由于三維ECT系統(tǒng)比傳統(tǒng)的ECT系統(tǒng)增加了軸向參數(shù)，使系統(tǒng)本身更為復雜。電容層析成像系統(tǒng)傳感器的性能會影響圖像重建的精度，提高傳感器性能，可以提高重建圖像的精度，因此對傳感器的優(yōu)化設計具有十分重要的研究意義。本文的主要工作如下：
　　研究三維ECT傳感器

2、結構參數(shù)，選取6種不同結構的傳感器模型進行分組試驗，選擇對三維傳感器性能影響較大的因素，即極板層數(shù)和每層極板數(shù)，選出能同時滿足軸向和徑向分辨率要求的極板層數(shù)以及每層極板數(shù)的最優(yōu)組合。對選取最優(yōu)組合的傳感器模型，分析和對比空滿管電容值，并通過試驗改變屏蔽罩厚度，極板張角，層間旋轉角的值，分析電容值隨參數(shù)的變化，繪制電容值隨參數(shù)的變化曲線，并給出三維ECT傳感器參數(shù)值的參考范圍。
　　從影響傳感器性能的參數(shù)進行分析，由于參數(shù)與性能之間

3、是非線性的關系，考慮穩(wěn)定性，規(guī)范計算等問題，故可以采用響應面方法進行解決。由于響應面函數(shù)值隨自變量的變化不會過于敏感，因此采用二階響應函數(shù)。利用正交試驗法，選取目標函數(shù)最小的試驗組代入到二階響應函數(shù)中即可求得二階函數(shù)的一次項和二次項系數(shù)。通過求響應函數(shù)極值，即可得到傳感器結構優(yōu)化參數(shù)。
　　從現(xiàn)有的成熟算法中，選擇已經(jīng)應用到三維ECT圖像重建中的Landweber算法和LBP算法，分別對原型模型進行圖像重建，并根據(jù)三維重建的空間圖