基于DSP与FPGA的ECT数据采集系统研究与设计
本文选题:电容层析成像技术 + FPGA ; 参考:《哈尔滨理工大学》2017年硕士论文
【摘要】:电容层析成像技术(Electrical Capacitance Tomography,简称ECT)是目前应用比较广泛的一种多相流检测技术,它主要是能够提供封闭管道或容器内部的可视化信息,拥有构造简单、非侵入式、响应速度快、安全性高等显著优点,是目前过程层析成像技术(PT)的研究热点。但是目前的电容层析成像技术在实际应用的过程中还有一些需要完善的地方,研究的热点也主要集中在微小电容的测量和图像重建算法上,所以对数据采集系统和滤波算法的研究也具有很大的意义。本文以基于DSP与FPGA的ECT数据采集系统为研究对象,主要针对传统ECT数据采集系统中常使用DSP或FPGA单一器件进行数据采集与处理,且使用有线传输方式进行数据传输这一现状,提出了一种DSP与FPGA共同协作,蓝牙无线传输的ECT数据采集系统,并对其组成部分进行研究与设计。本文的主要工作如下:首先,简要介绍了电容层析成像系统及其国内外研究现状;介绍了电容层析成像系统的组成部分,包括传感器,数据采集系统,成像系统;提出了一种基于DSP与FPGA的ECT数据采集系统。其次,介绍了本文系统所使用的相关技术,该系统使用FPGA作为数字滤波和相敏解调模块,DSP作为控制模块,使用蓝牙进行无线传输,并对系统进行了硬件设计和软件设计。最后,在该系统中为了达到更好的滤波去噪效果,研究了ECT系统中几种常见的数字滤波算法,并提出了一种基于小波变换的自适应滤波算法,使用Matlab软件对算法进行了仿真分析,说明了这种滤波算法的确能够达到更好的滤波效果。
[Abstract]:Electrical Capacitance Tomography (ECT) is a widely used multiphase flow detection technology. It can provide visual information in closed pipe or container, and it has simple structure, non-invasive structure and fast response speed. High safety and other outstanding advantages are the focus of research on process tomography technology (PTT). However, the current electrical capacitance tomography technology still needs to be improved in the process of practical application, and the research focus is mainly on the measurement of small capacitance and image reconstruction algorithm. Therefore, the study of data acquisition system and filtering algorithm also has great significance. This paper takes the ECT data acquisition system based on DSP and FPGA as the research object, mainly aiming at the current situation that DSP or FPGA single device is often used for data acquisition and processing in traditional ECT data acquisition system, and cable transmission is used for data transmission. In this paper, a ECT data acquisition system based on DSP and FPGA is proposed, which is based on Bluetooth wireless transmission, and its components are researched and designed. The main work of this paper is as follows: firstly, the electrical capacitance tomography system and its research status at home and abroad are briefly introduced, and the components of the capacitance tomography system, including sensor, data acquisition system, imaging system, are introduced. A ECT data acquisition system based on DSP and FPGA is proposed. Secondly, the related technologies used in this system are introduced. The system uses FPGA as digital filter and phase sensitive demodulation module as control module, Bluetooth for wireless transmission, and hardware and software design for the system. Finally, in order to achieve better filtering and denoising effect, several common digital filtering algorithms in ECT system are studied, and an adaptive filtering algorithm based on wavelet transform is proposed. The Matlab software is used to simulate and analyze the algorithm, which shows that the filtering algorithm can achieve better filtering effect.
【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】:2017
【分类号】:TP274.2
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,本文编号:1903587
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