基于FPGA的ECT系统设计
[Abstract]:Capacitance tomography (Electrical Capacitance Tomography,ECT) is a technique to determine the dielectric distribution by measuring the distribution of dielectric constant in space, that is, by detecting the change of capacitance caused by the change of dielectric distribution in the field of non-conductive objects. Reconstruct the media distribution to be detected. Compared with other detection techniques, electrical capacitance tomography has the advantages of simple structure, low cost, wide range of application, non-invasive, good safety performance, no pollution and rapid measurement response. With the continuous development of industrial informatization, it has a wide application and development prospect in the fields of electric power, medicine, petroleum and other fields, especially in the field of real-time on-line detection of two-phase flow or multiphase flow parameters. In this paper, a ECT system based on field programmable gate array (Field programmable gate array,) is studied. The system is mainly composed of sensing system, data acquisition system and imaging computer. The sensor system is used to transform the dielectric distribution into the capacitance output of each plate pair. The data acquisition system is used to obtain the projection data from different angles, and then the data is processed by digital quadrature demodulation and transmitted to the imaging computer. The data acquisition system mainly includes a data acquisition board and a data acquisition switch board. Among them, the main board of data acquisition mainly takes FPGA as the measuring core, and the single chip microcomputer as the control core. The data acquisition switch board is mainly composed of switch channel selection circuit and AC excitation C / V conversion circuit. There are 8 measuring channels and 8 grounding channels on the back of the data acquisition switch board, that is, 8 electrode boards can be measured. The imaging computer uses MATLAB as the software platform, which is mainly used to realize the function of image reconstruction, that is, the linear backprojection algorithm (Linear Back Projection, is used to reconstruct the dielectric distribution in the sensor pipeline according to the collected projection data. And displayed on the computer screen. This paper mainly introduces the research trends and development status of capacitance tomography technology at home and abroad, and focuses on the key circuit used in this system, namely AC exciting C / V conversion circuit. This paper analyzes the principle and advantages of the digital quadrature phase sensitive demodulation scheme, expounds the design process of the data acquisition system based on the FPGA measurement chip and the single-chip microcomputer control chip, and verifies the feasibility of the system through the system test. Finally, by testing the system, it shows that the system has the advantages of high integration, good stability and high signal-to-noise ratio. The imaging test shows that the imaging system can present a corresponding visual image to the media distribution inside the sensor.
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP274.2;TN791
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