基于虚参考点的生物阻抗测量方法

针对常规生物电阻抗测量容易引入相位误差的问题,提出了一种基于虚参考点的生物阻抗测量方法,利用虚参考点,通过简单计算可获得被测阻抗的电压信号相对虚参考点的幅值和相位,并根据参考电阻与被测阻抗在矢量空间的对应关系,可计算被测阻抗的模和相角,依据该方法构建了原型机,通过与Agilent4294A阻抗分析仪进行对比,证明该方法可明显地改善人体阻抗测量精度和准确性.     

基于TMR的磁导率EMT的传感器阵列设计

为实现对流化床中磁性催化剂颗粒分布的实时监测,对EMT技术应用于磁导率分布测量的可行性展开研究.常规EMT系统一般用于重建电导率分布,且采用线圈进行检测,存在检测灵敏度低、测量数据少的问题,为此采用灵敏度高、体积小的线性TMR传感器替代测量线圈,设计了新的TMR-线圈传感器阵列,对阵列中TMR传感器的敏感轴方向进行了优化,在此基础上选择多维公司TMR2905作为测量器件.结合仿真软件COMSOL Multiphysics和MATLAB,利用模拟扰动法建立了TMR-线圈传感器阵列的灵敏度矩阵.使用Landweber迭代算法求解逆问题,为保证重建图像质量并防止过迭代,设置相邻两次重建结果的剩余测量矢量的差值作为迭代停止条件,通过多次测试选定系统在低固含率和高固含率条件下的迭代阈值分别为0.001和0.050.在仿真和实验平台中针对4种不同的磁导率分布情况进行图形重建,结果表明仿真和实验的重建图像均可以正确反映磁导率在敏感场中的分布信息,验证了TMR-线圈传感器阵列用于测量流化床中磁性催化剂颗粒分布的可行性.为了进一步提高重建图像的质量,通过仿真研究了TMR传感器数量对EMT系统重建图像质量的影响:当TMR传感器从8个增加到16个后,重建图像与实际分布图像的相关系数在4种不同磁导率分布情况下较原来平均提高23.8%.     

三维电阻抗成像的测量模式

电阻抗成像技术（EIT）是一种非侵入的成像技术,通过测量介质的边界参数,从而获得介质的分布状态．为研究EIT的测量模式对其数据测量和图像重建的影响,借助仿真软件COMSOL建立了具有双层电极结构的EIT系统．设计和采用了4种典型的激励模式和2种测量模式,并通过评价指标进行比较．结果显示,在理想条件下,几种模式的组合表现均可．考虑到既易于测量且成像质量高,推荐双层24电极EIT系统使用同层准对向驱动模式．     

基于Geant4的多相流CT系统优化设计

针对多相流CT系统,利用基于蒙特卡洛方法的高能粒子输运仿真软件工具包Geant4分析,构建了多相流CT系统5源、7源和9源仿真模型.分析多相流CT系统的数学模型,并利用LBP、FBP以及ART算法进行了图像重建.基于散射光子比和重建图像质量等优化指标分析,进行了多相流CT成像系统的优化设计.实验表明,优化设计后的CT系统使层流、环流和泡状流的散射光子比分别降低到5.32%、5.33%和5.29%,有效抑制了光子散射,明显改善了再构图像质量.     

数字化ECT成像系统

基于电容敏感原理设计的数字化电容层析成像系统,利用有限元法,分析了阵列电极结构对敏感场分布的影响,通过优化设计和仿真试验,改善了敏感场分布的均匀性;构建了以DSP为核心、FPGA协同工作的12电极的数字化ECT系统,提出了由离线预迭代和在线一步成像所构成的新的图像重建算法——预迭代法,其成像速度及精度均明显提高．     

电阻层析成像系统阵列电极宽度优化

在电阻层析成像技术中,其他条件相同的情况下,不同宽度阵列电极对应的灵敏度矩阵不同.为了提高算法反演精度,以敏感场均匀分布时灵敏度矩阵条件数的倒数为适应度函数,在优化有限元模型拓扑结构的同时,利用改进粒子群算法优化电阻层析成像系统阵列电极宽度,并将优化结果应用于改进牛顿-拉夫逊算法.仿真实验结果表明,相比其他两种不同宽度阵列电极与拓扑结构的有限元模型,优化结果对应的灵敏度矩阵条件数分别降低了36.444,3%,和24.345,6%,,有效改善了灵敏度矩阵的病态性,从而提高了算法反演精度.     

基于1范数的电阻层析成像图像重建算法

为了提高电阻层析成像(ERT)系统中的图像重建效果,针对ERT测量数据和重建图像的稀疏特性,采用基于1范数的正则化最小二乘法(LSPs)进行图像重建.该方法将问题转化为有线性不等式约束的二次规划问题,使用内点法的优化方法进行数值计算,并针对研究对象提出自适应参数选择标准.可避免重建图像被过度平滑,能够将物场中不同介质有...     

基于内阵列电极的ECT/ERT双模态成像

电学层析成像(ET)技术正逐渐应用于各工业过程中.目前,实现ECT/ERT双模态成像一般通过双截面的ECT和ERT组合技术完成,因此难以实现同一截面、同时间获取信息的融合.文中设计了内置式单阵列电极的ECT/ERT双模态传感器,并进行了单模态和双模态的相应实验.仿真和实验结果表明,该双模态传感器不仅结构简单、安装方便,而且可实现油水两相流同一截面、同时间的连续测量,实验中含油率的测量值与理论计算值较好地吻合,有效拓宽了单阵列电极油水两相流范围.     

基于Walsh函数的电阻抗层析成像激励模式

为提高电阻抗成像数据采集系统的信噪比并且简化硬件电路设计,提出了一种基于Walsh函数的最优电流激励模式。利用Walsh电流对敏感场域进行激励,测量其电压响应,借助统计线性回归求解阻抗矩阵并将最优激励模式下的电压响应表示为Walsh电压响应的线性组合。结合正则化Gauss-Newton法重建阻抗图像。仿真结果表明,Walsh函数最优电流激励模式可以改善硬件系统的抗噪声能力,并且保证整个敏感场域内电流密度分布的均匀性。结合最优电流激励模式进行图像重建,提高了重建算法的收敛速度及重建图像的质量。     

基于L曲线法的电容层析成像正则化参数优化

电容层析成像（ECT）系统的不适定性问题严重影响重建图像质量，为此必须减小灵敏度矩阵的争件数．以Tjkhonov正则化和后验策略为基础，从灵敏度矩阵广义逆的角度阐述了L曲线法并设置滤波函数，建立极小化泛函及L曲线图，最终确定正则参数．仿真实验表明，L曲线法具有较强的抗噪声性能和较快的收敛速度，明显改善了ECT系统的重构图像质量．