ERT传感器结构参数对传感器性能影响及优化
发布时间：2021-04-21 12:14
电阻层析成像（Electrical Resistance Tomography,ERT）是电学层析成像（Electrical Tomography,ET）的一种模态,具有测量给定工艺设备内电导率分布的能力。该技术通过在被测物场边界上等间距布置电极阵列,其在激励信号下形成三维的敏感空间。通过测量电极间的电压差,获取不同观测视角上的投影数据。再利用恰当的图像重建算法,由投影数据反推出物场内部介质分布信息,实现对封闭容器内部介质分布的可视化。由于该技术具有非侵入、无辐射、可视化等特点,现已成为多相流流型监测、医学成像等领域的研究热门。本文利用有限元仿真软件COMSOL建立ERT传感器的三维有限元模型。分析了电极数目、电极材料及电极形状对传感器性能的影响。在固定其它参数不变的情况下,着重分析了电极尺寸对传感器性能影响。分析表明电极宽度、长度与传感器性能指标间是非线性关系,为后续研究奠定基础。本文对传感器的敏感空间进行研究。探究传感器的敏感空间特性及其轴向可压缩性,通过定义敏感度d量化传感器对位于不同空间位置的低电导率目标的敏感程度,用有限元计算的方法,获取不同电极长度、宽度下敏感度d的空间分布...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 ERT技术国内外发展现状
1.3 主要研究内容
第2章 ERT技术介绍
2.1 基本原理及系统组成
2.2 ERT数学模型和有限元求解
2.3 ERT传感器介绍
2.3.1 ERT传感器性能评价
2.4 ERT投影数据采集
2.5 ERT敏感场
2.6 ERT成像算法介绍
2.6.1 典型重建算法
2.6.2 重建图像质量评价
2.7 本章小结
第3章 ERT传感器结构参数及其对性能的影响
3.1 COMSOL简介
3.2 COMSOL建立三维ERT模型
3.3 电极数目的影响
3.4 电极形状和材料的影响
3.5 电极宽度的影响
3.6 电极长度的影响
3.7 本章小结
第4章 ERT传感器敏感空间的研究
4.1 研究意义
4.2 研究方案及评价方法
4.2.1 研究方案
4.2.2 敏感度评价指标定义
4.3 敏感空间的研究
4.3.1 ERT传感器敏感度分析研究
4.3.2 敏感空间包络线分析研究
4.4 ERT传感器电极参数对敏感空间影响
4.5 轴向敏感空间压缩及验证
4.6 本章小结
第5章 基于响应面模型和遗传算法的传感器参数优化
5.1 优化方案
5.1.1 优化参数的选取
5.1.2 优化目标的确定
5.1.3 优化方法的提出
5.2 响应面模型建立
5.2.1 中心复合设计
5.2.2 响应面模型的构建与检验
5.3 遗传算法优化传感器参数
5.3.1 遗传算法概述
5.3.2 遗传算法优化流程
5.3.3 遗传算法优化ERT传感器
5.4 传感器优化效果验证
5.5 本章小结
第6章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]沉积物中天然气水合物生成过程的二维电阻层析成像观测[J]. 李彦龙,孙海亮,孟庆国,刘昌岭,陈强,邢兰昌. 天然气工业. 2019(10)
[2]改进型扩展比例边界有限元法[J]. 江守燕,李云,杜成斌. 力学学报. 2019(01)
[3]基于改进灵敏度矩阵的ERT图像重建[J]. 颜华,胡丽娟,王伊凡,周英钢. 仪器仪表学报. 2018(05)
[4]加压气液鼓泡塔的CFD数值模拟与ERT实验验证[J]. 张博,秦玉建,靳海波,杨索和,何广湘,罗国华,徐新,郭晓燕. 化学反应工程与工艺. 2017(04)
[5]电阻层析成像技术最优激励与测量模式的研究[J]. 李坤,张煜林,邵云峰,李勤,关炜,韩焱. 测试技术学报. 2017(03)
[6]ERT/UTT双模态传感器尺寸优化仿真[J]. 孙红丽,谭超,董峰. 北京航空航天大学学报. 2017(02)
[7]输煤管道内部液-固两相流电阻层析检测方法研究[J]. 王湃,汪梅,秦学斌. 煤炭技术. 2016(08)
[8]非完整ERT数据的两相层状流分布图像重建[J]. 赵佳,董峰. 仪器仪表学报. 2014(11)
[9]基于内阵列电极的ECT/ERT双模态成像[J]. 王丕涛,王化祥,孙犇渊. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2015(04)
[10]基于回代信赖域的电阻层析成像算法[J]. 刘京,王化祥. 传感技术学报. 2012(08)
博士论文
[1]直接三维ECT传感器及重建算法的研究[D]. 王伊凡.沈阳工业大学 2014
[2]电阻层析成像（ERT）技术及其在两相流检测中的应用[D]. 王湃.西安电子科技大学 2013
[3]电阻层析成像图像重建及流型辨识[D]. 张彦俊.哈尔滨理工大学 2011
[4]电学层析成像激励测量模式及图像重建算法研究[D]. 张立峰.天津大学 2010
硕士论文
[1]混凝土电阻层析成像技术应用研究[D]. 朱晓军.济南大学 2018
[2]三维电阻层析成像（ERT）硬件系统设计[D]. 郭康.东北大学 2014
[3]矩形截面RC开孔梁受扭非线性有限元分析[D]. 孙丽萍.昆明理工大学 2014
[4]一种新型电学层析成像传感器研究[D]. 何伯阳.天津大学 2012
[5]基于FPGA的ECT/ERT系统优化设计[D]. 李博.东北大学 2012
[6]ECT/ERT双模态阵列电极优化设计及其正问题研究[D]. 汪婧.天津大学 2008
[7]基于ANSYS的ECT/ERT电磁场仿真及阵列电极优化设计[D]. 问雪宁.天津大学 2007
[8]ERT图像重建算法及三维图像显示研究[D]. 赵武玲.天津大学 2006
[9]电阻层析成像系统仿真建模研究[D]. 邹璐.清华大学 2002
本文编号：3151737
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 ERT技术国内外发展现状
1.3 主要研究内容
第2章 ERT技术介绍
2.1 基本原理及系统组成
2.2 ERT数学模型和有限元求解
2.3 ERT传感器介绍
2.3.1 ERT传感器性能评价
2.4 ERT投影数据采集
2.5 ERT敏感场
2.6 ERT成像算法介绍
2.6.1 典型重建算法
2.6.2 重建图像质量评价
2.7 本章小结
第3章 ERT传感器结构参数及其对性能的影响
3.1 COMSOL简介
3.2 COMSOL建立三维ERT模型
3.3 电极数目的影响
3.4 电极形状和材料的影响
3.5 电极宽度的影响
3.6 电极长度的影响
3.7 本章小结
第4章 ERT传感器敏感空间的研究
4.1 研究意义
4.2 研究方案及评价方法
4.2.1 研究方案
4.2.2 敏感度评价指标定义
4.3 敏感空间的研究
4.3.1 ERT传感器敏感度分析研究
4.3.2 敏感空间包络线分析研究
4.4 ERT传感器电极参数对敏感空间影响
4.5 轴向敏感空间压缩及验证
4.6 本章小结
第5章 基于响应面模型和遗传算法的传感器参数优化
5.1 优化方案
5.1.1 优化参数的选取
5.1.2 优化目标的确定
5.1.3 优化方法的提出
5.2 响应面模型建立
5.2.1 中心复合设计
5.2.2 响应面模型的构建与检验
5.3 遗传算法优化传感器参数
5.3.1 遗传算法概述
5.3.2 遗传算法优化流程
5.3.3 遗传算法优化ERT传感器
5.4 传感器优化效果验证
5.5 本章小结
第6章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]沉积物中天然气水合物生成过程的二维电阻层析成像观测[J]. 李彦龙,孙海亮,孟庆国,刘昌岭,陈强,邢兰昌. 天然气工业. 2019(10)
[2]改进型扩展比例边界有限元法[J]. 江守燕,李云,杜成斌. 力学学报. 2019(01)
[3]基于改进灵敏度矩阵的ERT图像重建[J]. 颜华,胡丽娟,王伊凡,周英钢. 仪器仪表学报. 2018(05)
[4]加压气液鼓泡塔的CFD数值模拟与ERT实验验证[J]. 张博,秦玉建,靳海波,杨索和,何广湘,罗国华,徐新,郭晓燕. 化学反应工程与工艺. 2017(04)
[5]电阻层析成像技术最优激励与测量模式的研究[J]. 李坤,张煜林,邵云峰,李勤,关炜,韩焱. 测试技术学报. 2017(03)
[6]ERT/UTT双模态传感器尺寸优化仿真[J]. 孙红丽,谭超,董峰. 北京航空航天大学学报. 2017(02)
[7]输煤管道内部液-固两相流电阻层析检测方法研究[J]. 王湃,汪梅,秦学斌. 煤炭技术. 2016(08)
[8]非完整ERT数据的两相层状流分布图像重建[J]. 赵佳,董峰. 仪器仪表学报. 2014(11)
[9]基于内阵列电极的ECT/ERT双模态成像[J]. 王丕涛,王化祥,孙犇渊. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2015(04)
[10]基于回代信赖域的电阻层析成像算法[J]. 刘京,王化祥. 传感技术学报. 2012(08)
博士论文
[1]直接三维ECT传感器及重建算法的研究[D]. 王伊凡.沈阳工业大学 2014
[2]电阻层析成像（ERT）技术及其在两相流检测中的应用[D]. 王湃.西安电子科技大学 2013
[3]电阻层析成像图像重建及流型辨识[D]. 张彦俊.哈尔滨理工大学 2011
[4]电学层析成像激励测量模式及图像重建算法研究[D]. 张立峰.天津大学 2010
硕士论文
[1]混凝土电阻层析成像技术应用研究[D]. 朱晓军.济南大学 2018
[2]三维电阻层析成像（ERT）硬件系统设计[D]. 郭康.东北大学 2014
[3]矩形截面RC开孔梁受扭非线性有限元分析[D]. 孙丽萍.昆明理工大学 2014
[4]一种新型电学层析成像传感器研究[D]. 何伯阳.天津大学 2012
[5]基于FPGA的ECT/ERT系统优化设计[D]. 李博.东北大学 2012
[6]ECT/ERT双模态阵列电极优化设计及其正问题研究[D]. 汪婧.天津大学 2008
[7]基于ANSYS的ECT/ERT电磁场仿真及阵列电极优化设计[D]. 问雪宁.天津大学 2007
[8]ERT图像重建算法及三维图像显示研究[D]. 赵武玲.天津大学 2006
[9]电阻层析成像系统仿真建模研究[D]. 邹璐.清华大学 2002
本文编号：3151737
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3151737.html
