靜電場(chǎng)有限元分析軟件的編制及電容層析成像技術(shù)在糧食水分分布監(jiān)測(cè)中的仿真研究.pdf

1、電容層析成像(ECT)技術(shù)是八十年代中后期形成和發(fā)展起來的一種基于電容傳感機(jī)理的過程層析成像(PT)技術(shù)，具有非侵入、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低、安全性能好、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，是目前PT技術(shù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。近年來ECT技術(shù)得到較大的發(fā)展，并正在走向工業(yè)應(yīng)用。本文主要以ECT技術(shù)在糧食水分分布的可視化監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用為研究背景，進(jìn)行水分分布的仿真研究和成像算法的修正，完成了有限元分析軟件的升級(jí)和改進(jìn)。與此同時(shí)，以冷凍干燥食品、木材、墻體等的含

2、水量的檢測(cè)為研究背景，完成了平行極板有限元分析軟件的研制與開發(fā)，并進(jìn)行了初步的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文主要完成了以下工作： (1)ECT系統(tǒng)的基本原理、系統(tǒng)構(gòu)成、基本特點(diǎn)和應(yīng)用范圍進(jìn)行了較為詳盡的分析，闡述了ECT技術(shù)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)也分析了它的不足，并對(duì)它的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景做了較為全面的總結(jié)。 (2)靜電場(chǎng)有限元分析軟件是電容層析成像仿真研究中必不可少的工具軟件，本文對(duì)原有的有限元分析軟件進(jìn)行升級(jí)處理，改進(jìn)了該軟件的不足，并且編

3、寫了良好的用戶界面，使參數(shù)設(shè)置更加靈活，運(yùn)行時(shí)間縮短了37.75％，方便了研究者的使用。 (3)利用升級(jí)后的有限元分析軟件對(duì)糧倉(cāng)糧食異常含水量進(jìn)行仿真研究。對(duì)國(guó)內(nèi)外的多種成像算法進(jìn)行了分析比較，給出了各種成像算法的優(yōu)缺點(diǎn)，并著重研究了LBP法和迭代法，通過仿真研究，對(duì)兩種成像算法的成像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，并提出了改進(jìn)方法，使成像質(zhì)量得到了較大的提高：迭代法：占空比由0.0275修正到0.0088，面積相對(duì)誤差由57.0894修正到4.

4、4944，空間圖像誤差由52修正到4；LBP法：占空比由0.2392修正到0.0199，面積相對(duì)誤差由186.0698修正到14.5687，空間圖像誤差由191修正到15。同時(shí)，對(duì)糧倉(cāng)糧食異常含水量的預(yù)報(bào)和定位進(jìn)行了研究。 (4)利用MATLAB開發(fā)了平行極板有限元分析軟件，可以應(yīng)用到凍干食品、木材、墻體等的水分測(cè)量，該軟件具有較為靈活的參數(shù)設(shè)置功能，為今后的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 (5)利用平行極板有限元分析軟件進(jìn)行初步