| 【中文题名】 | 电容层析成像系统关键问题的研究 |
| 【英文题名】 | Research of the Key Question of Electrical Capacitance Tomography |
| 【学科专业】 | 精密仪器与机械 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2004-11-18 |
| 【中关键词】 | 电容层析成像,敏感场,有限元模型,优化设计,, |
| 【英关键词】 | Electrical Capacitance Tomography,Sensitivity Field,Finite Element Method,Optimal Design, |
| 【分类导航】 | 工业技术>无线电电子学、电信技术>光电子技术、激光技术>显示技术>> |
| 【论文摘要】 | 流动层析成像技术是近年来飞速发展起来的一门新技术，该项技术在解决多
相流检测问题上有巨大的发展潜力和广阔的工业应用前景。电容层析成像技术以
其成本低、适用范围广、结构简单、非侵入式、安全性能好等优点，成为目前流
动层析成像技术发展的主流和研究热点，但离实际应用尚有很大距离，因此有待
进一步研究和发展。
本文以基于电容传感技术的电容流动层析成像系统为研究对象，主要研究和
探讨流动层析成像技术在应用有限元方法进行建模与分析、敏感场分析计算与仿
真、传感器优化设计的有关问题。其主要研究内容包括：阐述课题研究的学术背
景及其理论与实际意义，概括总结出流动层析成像技术的发展现状和存在的问
题，指出电容层析成像技术的优点；讨论电容层析成像系统的组成及工作原理，
进行详尽的理论分析，以变分原理为基础，将ECT的有限元边值问题转换为等价
的变分问题，从而建立系统的有限元模型；在系统有限元模型的基础上，建立敏
感场的数学模型，编制有限元的仿真软件，并从不同角度证明电容层析成像系统
有限元模型的正确性；利用有限元模型，定性地分析电容传感器各结构参数对其
性能的影响，并对传感... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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Abstract |
4-8 |
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第1章 绪论 |
8-13 |
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1.1 课题背景及研究意义 |
8 |
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1.2 流动层析成像技术概述 |
8-10 |
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1.3 电容层析成像技术国内外文献综述及发展趋势 |
10-12 |
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1.3.1 电容层析成像技术国内外文献综述 |
10-11 |
|
1.3.2 电容层析成像技术的不足及发展趋势 |
11-12 |
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1.4 课题来源及主要研究内容 |
12 |
|
1.5 本章小结 |
12-13 |
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第2章 电容层析成像系统的组成及工作原理 |
13-20 |
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2.1 电容层析成像系统的组成结构 |
13-17 |
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2.1.1 电容传感器 |
13-15 |
|
2.1.2 数据采集系统 |
15-16 |
|
2.1.3 成像系统 |
16-17 |
|
2.2 系统工作原理 |
17-19 |
|
2.3 本章小结 |
19-20 |
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第3章 电容层析成像系统的有限元仿真研究 |
20-30 |
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3.1 有限元法简介及其在ECT系统研究中的应用 |
20-21 |
|
3.2 电容传感器有限元模型的建立 |
21-27 |
|
3.2.1 ECT的有限元边值问题及等价变分问题 |
21-23 |
|
3.2.2 场域剖分 |
23 |
|
3.2.3 单元插值 |
23-24 |
|
3.2.4 有限元方程组的建立 |
24-26 |
|
3.2.5 有限元方程组的求解 |
26-27 |
|
3.3 极板对间电容求解 |
27-29 |
|
3.4 本章小结 |
29-30 |
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第4章 电容敏感场的建模与仿真 |
30-42 |
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4.1 敏感场的意义与求解方法 |
30 |
|
4.2 敏感场的数学模型 |
30-32 |
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4.3 敏感场的有限元仿真结果 |
32-33 |
|
4.4 敏感场仿真分析 |
33-40 |
|
4.4.1 传感器只有极板时的情况 |
33-34 |
|
4.4.2 极板尺寸不同时的情况 |
34-35 |
|
4.4.3 管壁厚度的影响 |
35-36 |
|
4.4.4 管道介电常数的影响 |
36-37 |
|
4.4.5 夹角的影响 |
37 |
|
4.4.6 径向电极的影响 |
37-40 |
|
4.5 仿真结果与实测结果的对比 |
40 |
|
4.6 本章小结 |
40-42 |
|
第5章 电容传感器的参数优化设计 |
42-51 |
|
5.1 电容传感器的参数优化设计意义及方法 |
42 |
|
5.2 结构参数对传感器性能的影响 |
42-46 |
|
5.3 传感器优化目标 |
46-48 |
|
5.4 基于多因素轮换的参数正交优化设计 |
48-50 |
|
5.5 本章小结 |
50-51 |
|
结论 |
51-52 |
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参考文献 |
52-56 |
|
在攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
56-57 |
|
致谢 |
57 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.340519 |
