三维ECT电容传感器研究与设计

发布时间：2017-10-21 12:01

  本文关键词：三维ECT电容传感器研究与设计

  更多相关文章： 电容层析成像 三维ECT系统 响应面 传感器结构参数

【摘要】：电容层析成像技术(ECT)作为过程层析成像领域的一个重要分支,近年来研究热度不断高涨。由于电容测量的工作原理,电容层析成像技术具有探测非侵入、安全性高等优点,因此应用范围十分广泛。由于三维ECT系统比传统的ECT系统增加了轴向参数,使系统本身更为复杂。电容层析成像系统传感器的性能会影响图像重建的精度,提高传感器性能,可以提高重建图像的精度,因此对传感器的优化设计具有十分重要的研究意义。本文的主要工作如下:研究三维ECT传感器结构参数,选取6种不同结构的传感器模型进行分组试验,选择对三维传感器性能影响较大的因素,即极板层数和每层极板数,选出能同时满足轴向和径向分辨率要求的极板层数以及每层极板数的最优组合。对选取最优组合的传感器模型,分析和对比空满管电容值,并通过试验改变屏蔽罩厚度,极板张角,层间旋转角的值,分析电容值随参数的变化,绘制电容值随参数的变化曲线,并给出三维ECT传感器参数值的参考范围。从影响传感器性能的参数进行分析,由于参数与性能之间是非线性的关系,考虑稳定性,规范计算等问题,故可以采用响应面方法进行解决。由于响应面函数值随自变量的变化不会过于敏感,因此采用二阶响应函数。利用正交试验法,选取目标函数最小的试验组代入到二阶响应函数中即可求得二阶函数的一次项和二次项系数。通过求响应函数极值,即可得到传感器结构优化参数。从现有的成熟算法中,选择已经应用到三维ECT图像重建中的Landweber算法和LBP算法,分别对原型模型进行图像重建,并根据三维重建的空间图像误差和体积误差对重建结果进行数值分析,实验结果显示,两种算法的空间图像误差和体积误差均有所下降。
【关键词】：电容层析成像 三维ECT系统 响应面 传感器结构参数
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景与意义10
• 1.2 电容层析成像技术的国内外研究现状及分析10-15
• 1.2.1 ECT系统研究现状11-12
• 1.2.2 ECT传感器研究现状12-13
• 1.2.3 三维ECT系统研究现状13-14
• 1.2.4 ECT传感器优化方法研究现状14-15
• 1.3 课题的来源及研究内容15-16
• 第2章 电容层析成系统的构成及其基本原理16-27
• 2.1 电容层析成像系统的基本构成16-21
• 2.1.1 电容传感器系统17-20
• 2.1.2 数据采集系统20-21
• 2.1.3 成像系统21
• 2.2 电容层析成像系统的基本原理21-22
• 2.3 灵敏度分布函数22-24
• 2.4 电容层析成像技术正问题24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 电容层析成像系统三维传感器结构分析27-37
• 3.1 三维传感器模型选择27-30
• 3.2 传感器模型的分析30-31
• 3.3 传感器结构参数分析31-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 三维ECT传感器结构参数优化37-50
• 4.1 传感器性能评价函数确定37-39
• 4.2 传感器参数优化39-44
• 4.2.1 响应面方法基本理论39-40
• 4.2.2 传感器结构优化响应面模型40-42
• 4.2.3 响应面模型的验证42
• 4.2.4 仿真实验42-44
• 4.3 结果验证44-49
• 4.3.1 三维ECT图像重建质量评价参数44-46
• 4.3.2 重建图像46-49
• 4.4 本章小结49-50
• 结论50-51
• 参考文献51-55
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文55-56
• 致谢56

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本文编号：1073208