電磁層析成像敏感場(chǎng)與傳感器的仿真.pdf

1、電磁層析成像(Electromagnetic Tomography,EMT)是近年來發(fā)展起來的一種電學(xué)層析成像(Electrical Tomography，ET)技術(shù)，它具有非侵入，非接觸，無(wú)危害的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)導(dǎo)電和導(dǎo)磁物質(zhì)均有敏感性，因此在工業(yè)過程多相流檢測(cè)，化工過程，地質(zhì)勘探和生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，都有很大的應(yīng)用前景。
　　 EMT是基于電磁感應(yīng)原理，在外加交變電流引起的激勵(lì)主磁場(chǎng)的作用下，被測(cè)的導(dǎo)電導(dǎo)磁物體產(chǎn)生感應(yīng)渦流，從而產(chǎn)生新

2、的次級(jí)感應(yīng)磁場(chǎng)，通過檢測(cè)被測(cè)空間邊界信號(hào)可以得到物場(chǎng)電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率信息，從而能夠重建被測(cè)物質(zhì)的空間分布圖像。EMT存在的一個(gè)難點(diǎn)是反映物場(chǎng)信息的次級(jí)感應(yīng)磁場(chǎng)信號(hào)通常遠(yuǎn)小于激勵(lì)主磁場(chǎng)信號(hào)，使得感應(yīng)磁場(chǎng)信號(hào)經(jīng)常會(huì)淹沒在激勵(lì)主磁場(chǎng)的信號(hào)和噪聲中。圍繞這一難題，本論文從EMT的基本理論出發(fā)，對(duì)EMT電磁敏感場(chǎng)和傳感器進(jìn)行了仿真研究。本文的主要工作體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：
　　 1.根據(jù)EMT的基本原理，分別從物理和數(shù)學(xué)角度闡述了EMT的正問

3、題和逆問題。
　　 2.在有限元仿真軟件COMSOL環(huán)境下建立了EMT的基本模型，研究了EMT敏感場(chǎng)的頻率響應(yīng)，雙模式成像可行性，單個(gè)物體位置信息的檢測(cè)和EMT對(duì)弱導(dǎo)電層的穿透效應(yīng)。仿真結(jié)果為進(jìn)一步傳感器優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。
　　 3.在敏感場(chǎng)仿真結(jié)果基礎(chǔ)上，提出數(shù)值計(jì)算式靈敏度和EMT下信載比的概念，并利用這兩個(gè)指標(biāo)對(duì)EMT傳感器系統(tǒng)做了優(yōu)化，利用仿真結(jié)果得到了封閉式截面檢測(cè)傳感器模型下的最優(yōu)值。
　　 4.針對(duì)截