電容層析成像并行圖像重建算法的研究.pdf

1、過(guò)程層析成像（PT）技術(shù)在解決多相流檢測(cè)問(wèn)題上具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的工業(yè)應(yīng)用前景。電容層析成像（ECT）技術(shù)作為過(guò)程層析成像技術(shù)的一種重要方法，是基于電容敏感機(jī)理的過(guò)程成像技術(shù)，以其非輻射、非侵入、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、適用范圍廣、安全性能好等優(yōu)點(diǎn)，成為目前過(guò)程層析成像技術(shù)發(fā)展的主流和研究熱點(diǎn)，但由于該系統(tǒng)的軟場(chǎng)特性和強(qiáng)非線性，其成像時(shí)間和成像精度但離實(shí)際應(yīng)用尚有一定距離，因此有待進(jìn)一步研究和發(fā)展。 本文以12電極電

2、容層析成像系統(tǒng)為研究對(duì)象，結(jié)合有限元方法進(jìn)行系統(tǒng)建模與分析，研究了用于油水兩相流檢測(cè)的電容層析成像系統(tǒng)傳感器場(chǎng)域的數(shù)值仿真及其參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題，探討了系統(tǒng)的敏感場(chǎng)、軟場(chǎng)特性和離散相分布圖像重建等有關(guān)問(wèn)題。本文的主要研究?jī)?nèi)容和成果如下： 1.結(jié)合研究問(wèn)題的背景，指出多相流檢測(cè)技術(shù)對(duì)于科研及工業(yè)生產(chǎn)的重要意義，分析多相流特點(diǎn)及參數(shù)，對(duì)多相流檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析和總結(jié)； 2.分析了電容層析成像系統(tǒng)的組成及工作原理

3、，分析了系統(tǒng)的“軟場(chǎng)”特性，利用有限元法建立電容層析成像系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，闡述了電容層析成像技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)； 3.闡明了ECT圖像重建算法的數(shù)學(xué)原理和意義，圖像重建算法的研究現(xiàn)狀和分類，針對(duì)系統(tǒng)的“軟場(chǎng)”特性，分析不同介質(zhì)分布對(duì)電勢(shì)分布及電容值的影響，并研究了敏感場(chǎng)的特點(diǎn)。 4.在對(duì)各種圖像重建算法簡(jiǎn)要概述的基礎(chǔ)上進(jìn)行了詳細(xì)的分析和比較，介紹了每種圖像重建算法的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，分析其缺點(diǎn)和不足，以求彌補(bǔ)和改進(jìn)；