| 【中文题名】 | 基于单电极激励模式的电阻层析成像技术的研究 |
| 【英文题名】 | Investigation of Electrical Resistance Tomography Based on the Single Drive Electrode Method |
| 【学科专业】 | 检测技术与自动化装置 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-5-24 |
| 【中关键词】 | 电阻层析成像,数据采集模式,单电极激励,方波信号,重建算法, |
| 【英关键词】 | Electrical Resistance Tomography,Data Acquisition Method,Single drive electrode,Bi-directional pulse,Reconstruction algorithm, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>数据处理、数据处理系统>集中检测与巡回检测系统 |
| 【论文摘要】 | 两相/多相流动体系广泛地存在于自然界和工业过程中,其流动参数的准确测量,一直是工程技术和科学研究领域急需解决而迄今尚未很好解决的研究课题。电阻层析成像(Electrical Resistance Tomography,简称ERT)技术是过程层析成像技术中的一个分支,是电阻抗层析成像技术的一种简化形式,具有非侵入、无辐射、在线测量等优点,已逐步发展成为新一代过程参数检测技术。
随着电子和工业技术的发展,工业现场对数据采集及处理系统的要求越来越高,目前的ERT系统还不能完全满足工业现场的要求,还有许多实际工作需要完成。本论文从ERT技术的原理性研究出发,着眼于提高ERT系统的工作性能,主要研究工作及结果如下:
1.从ERT原理入手,总结和分析ERT技术的数据采集模式,提出一种新型的电流激励、电流检测的单电极激励数据采集模式,给出这种模式的数理模型,并应用分离变量法求取了两种媒质分布情况下该模式的ERT正问题的解析解;
2.应用ANSYS仿真软件建立单电极激励模式ERT系统模型,从场分布和数据分析两个角度对单电极激励模式进行仿真研究,验证该数据采集模式的正确性,讨论其与相邻模式的异同,及外接电阻对敏感场... |
| 【论文题纲】 |
|
中文摘要 |
2-3 |
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ABSTRACT |
3-5 |
|
目录 |
5-7 |
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第一章 绪论 |
7-13 |
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1.1 引言 |
7 |
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1.2 多相流测量 |
7-9 |
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1.3 电阻层析成像技术 |
9-11 |
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1.3.1 ERT 技术发展概况 |
9-10 |
|
1.3.2 研究方向 |
10-11 |
|
1.4 课题主要研究内容 |
11-12 |
|
1.5 本论文的组织结构 |
12-13 |
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第二章 电阻层析成像技术数据采集模式 |
13-20 |
|
2.1 ERT 系统构成 |
13-14 |
|
2.2 ERT 敏感场的数学描述 |
14-16 |
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2.2.1 似稳场 |
14-15 |
|
2.2.2 ERT 正问题和反问题 |
15-16 |
|
2.3 ERT 系统常用数据采集模式 |
16-19 |
|
2.3.1 相邻模式 |
16-17 |
|
2.3.2 相对模式 |
17 |
|
2.3.3 交叉模式 |
17-18 |
|
2.3.4 多参考点数据采集模式 |
18 |
|
2.3.5 二电极方案 |
18-19 |
|
2.3.6 自适应模式 |
19 |
|
2.4 新型数据采集模式的提出 |
19-20 |
|
第三章 单电极激励数据采集模式的数理模型 |
20-30 |
|
3.1 理论模型 |
20-21 |
|
3.2 解析解 |
21-25 |
|
3.3 单电极模式的等效模型 |
25-27 |
|
3.4 激励信号的分析 |
27-30 |
|
3.4.1 理论说明 |
27-28 |
|
3.4.2 方波采样信号x_s(t ) 的频谱分析 |
28-29 |
|
3.4.3 方波信号的实验结果 |
29-30 |
|
第四章 单电极激励模式的仿真研究 |
30-42 |
|
4.1 仿真模型的设计 |
30-32 |
|
4.1.1 ANSYS 仿真软件介绍 |
30-31 |
|
4.1.2 应用 ANSYS 仿真软件进行模型的设计 |
31-32 |
|
4.2 单电极激励模式的仿真研究及结果分析 |
32-42 |
|
4.2.1 单电极激励模式正确性的验证 |
32-36 |
|
4.2.2 单电极激励模式与相邻模式的比较 |
36-38 |
|
4.2.3 外接电阻对场域影响的仿真研究 |
38-42 |
|
第五章 基于单电极模式的 ERT 系统设计及实验结果 |
42-56 |
|
5.1 硬件系统结构 |
42-43 |
|
5.2 信号发生单元 |
43-47 |
|
5.2.1 信号发生器 |
43-45 |
|
5.2.2 压控电流源设计 |
45-47 |
|
5.3 电极阵列 |
47-48 |
|
5.4 数据采集单元 |
48-50 |
|
5.4.1 增益可编程放大器(PGA) |
48-49 |
|
5.4.2 数据采集模块 |
49 |
|
5.4.3 控制模块 |
49-50 |
|
5.5 系统集成 |
50-51 |
|
5.6 实验结果 |
51-56 |
|
5.6.1 空场实验数据分析 |
52 |
|
5.6.2 物场实验数据分析 |
52-56 |
|
第六章 单电极模式的算法研究及成像结果 |
56-69 |
|
6.1 ERT 成像算法介绍 |
56-61 |
|
6.1.1 等位线反投影算法 |
56-58 |
|
6.1.2 灵敏度系数法 |
58-61 |
|
6.2 单电极模式的算法研究 |
61-64 |
|
6.2.1 反投影算法 |
61-62 |
|
6.2.2 灵敏度系数算法 |
62-64 |
|
6.3 基于电力线的反投影算法研究 |
64-69 |
|
第七章 总结和建议 |
69-71 |
|
参考文献 |
71-75 |
|
发表论文和参加科研情况 |
75-76 |
|
致谢 |
76 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.378359 |
