電學(xué)成像算法及氣固兩相流研究.pdf

1、國家自然科學(xué)基金項目（批準(zhǔn)號：60820106002，50937005）天津市自然科學(xué)基金項目（批準(zhǔn)號：11JCYBJC06900）電學(xué)成像算法及氣固兩相流電學(xué)成像算法及氣固兩相流研究研究ResearchonImageReconstructionAlgithmsGasSolidPhaseFlowMeasurementbasedonElectricalTomography一級學(xué)科：控制科學(xué)與工程學(xué)科專業(yè)：檢測技術(shù)與自動化裝置研究生：李守曉

2、指導(dǎo)教師：王化祥教授天津大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院二零一二年五月I中文中文摘要摘要電學(xué)層析成像技術(shù)是一種非侵入可視化測量技術(shù)，由于該技術(shù)具有響應(yīng)快、無損傷、成本低廉等優(yōu)點，在醫(yī)學(xué)臨床監(jiān)護(hù)和工業(yè)多相流檢測等領(lǐng)域具有廣闊的前景。本課題主要對電學(xué)成像的圖像重建算法、電極優(yōu)化及氣固兩相流的流動參數(shù)測量展開討論，本文的主要工作及結(jié)果簡單總結(jié)如下：1、在深入討論圖像成像算法的基礎(chǔ)上，提出一種基于三維模型的改進(jìn)正則化的電阻成像算法（HTIK）。針對迭代

3、Tikhonov算法系數(shù)選擇問題，提出基于同倫映射的方法，并利用非線性函Sigmoid調(diào)節(jié)正則化參數(shù)，以獲得的圖像灰度值作為迭代Tikhonov法的初始值進(jìn)行迭代，重建敏感場圖像。仿真及實驗結(jié)果表明，該方法有效地改進(jìn)了電阻層析成像的成像質(zhì)量。2、為提高電學(xué)成像系統(tǒng)重建圖像質(zhì)量，提出基于圖像融合的電學(xué)成像方法。通過電磁場有限元仿真軟件COMSOL構(gòu)建ECT傳感器模型進(jìn)行仿真研究，分別通過共軛梯度算法和奇異值分解算法重建圖像，運用基于小波變

4、換的圖像融合方法對圖像進(jìn)行處理。仿真及實驗結(jié)果表明該方法有效改進(jìn)了ECT成像質(zhì)量。然后用COMSOL建立ERT模型，運用小波融合算法進(jìn)行融合，經(jīng)過仿真和實驗證明該方法可以提高ERT成像質(zhì)量。3、為了估計電極數(shù)與成像質(zhì)量之間的關(guān)系，通過COMSOL分別建立4、8、12、16、20、24、28個電極的電阻層析成像的三維模型，然后分別通過Lweber算法、共軛梯度算法和截斷奇異值算法進(jìn)行成像仿真。通過結(jié)果對比表明，12個電極的三維電阻層析成像

5、模型為最佳選擇。4、將主成分分析方法應(yīng)用于氣固兩相流的測量中。首先為了對電學(xué)成像的仿真圖像進(jìn)行識別，提出了一種基于PCA的2D流型圖像的特征提取方法。然后提出基于PCA的氣力輸送中脈動流的識別方法。通過與共軛梯度算法所成圖像進(jìn)行對比，證明該方法可以測量管道中的脈動流。最后提出一種基于PCA的ECT相關(guān)測速新方法。將ECT上下截面得到的原始數(shù)據(jù)運用PCA進(jìn)行處理，運用相關(guān)原理，對水平管道中的粉煤灰進(jìn)行流速測量。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：電學(xué)層析成像；