电容层析成像技术在油/气两相流可视化监测中应用

介绍电容层析成像系统的基本原理，着重介绍了一种基于正则化修正的图像重建算法，危重利用电容层析成像系统进行油／气两相流成像实验，初步的实验结果表明，采用该技术可以较好地实现对油／气两相流可视化监测。     

基于电容层析成像技术的两相流可视化测量仪器

针对油水两相流参数测量问题,依据二重积分微元原理建立了油水两相流分布信息的数学模型,采用一种具有抗杂散电容的测量电路和80C32单片机完成了极板间电容的测量和采集系统的控制,组建了一套8电极油水两相流电容层析成像测量系统,系统采用了自适应阈值的图像重建的方法完成了油水两相流的截面图像的重建和油水两相流含水率的计算,其重建精度在1%左右,满足了油水两相流流型识别的要求,为油水两相流参数的可视化测量提供一种新方法.     

电容层析成像技术在气力输运粉体两相流流型可视化识别中的应用

流型是两相流参数检测中的重要参数之一。本文将电容层析成像技术诮地气力输运粉体两相流流型可视化识别中,仿真结果表明,该技术能较好地识别出各种流型。     

电容层析成像算法研究

电容层析成像技术具有非侵入、响应快及易于安装等特点。图像的重建算法与技术是电容成像在工业实际中得以应用的关键。近年来在图像重建方面的研究取得了较大的进展,Tikhonov正则法、Landweber迭代法、同步跌代法、神经网络法、共轭梯度法及通用迭代法的图像重建质量较LBP法有了明显提高。     

电容层析成像系统仿真研究

本文采用自开发的有限元仿真软件包分析１２电极电容层析成像系统,实现了极板间电容值计算,灵敏场确定等功能,证实了径向电极具有使传感器敏感场分布趋向均匀的作用;同时采用所获得的灵敏场分布重建了管截面图像,所得结果和实际图像基本一致,从而证明仿真结果的正确性。     

内置式电容层析成像系统传感器优化设计

电容层析成像系统重建图像的质量主要依赖于系统的观测矩阵,即灵敏度矩阵,灵敏度矩阵的特性又由传感器的结构参数所决定的。本文提出了采用反映灵敏度矩阵特性的条件数作为主要的电容传感器优化设计指标,结合表示传感器电极总体灵敏程度的电容变化量指标,兼顾最大、最小电容测量值满足测量范围的要求,进行综合优化设计。通过有限元方法,分析了内置式传感器电极结构参数对电容测量值和灵敏度矩阵的影响,并利用综合指标进行了优化,获得了一组内置式传感器的优化结构参数。     

电容层析成像传感器改进方法评述

电容传感器具有非侵入、相应快、低成本、测量范围宽等特点,在多相流在线检测中具有良好的发展前景。电容层析成像中的传感器检测技术,是其在工业实际中得以应用的关键。近年来在传感器设计方面的研究取得了较大进展。通过传感器检测方式的改进、传感器模型参数最优化设计、传感器有限元场域剖分等改进方法获得的图像重建精度比传统的阵列传感器都有了明显的提高,但又都有其不同的缺点。综合各种方法设计的新型传感器能使图像重建的质量进一步提高。     

电容层析成像技术的研究现状综述

详细介绍了电容层析成像（ECT）技术的近期研究进展。在简要介绍电容层析成像系统原理的基础上,重点总结了ECT技术的研究现状,包括ECT硬件、图像重建算法和应用研究等。同时,指出ECT技术发展中面临的微弱电容检测、软场特性、图像重建、标定、传感器设计、数据通信和多模态等方面的挑战,并指出了努力的方向。     

电容层析成像技术的近期研究进展

详细介绍了电容层析成像技术(ECT)的近期研究进展.在简要介绍电容层析成像系统的基础上,重点总结了电容层析成像技术应用研究现状.包括图像重建算法、实验室应用、硬件系统设计和现场应用等方面的研究.最后指出电容层析成像技术发展中亟待解决的问题,为研究该领域指明了努力的方向.     

电容层析成像系统三维图像重建的研究

探讨了电容层析成像(ECT)系统中利用二维断层图像进行三维表面重建并由三维图像求取两相流中离散相体积和观察其空间位置的方法。首先对二维断层图像序列进行轮廓抽取和细线化，然后进行轮廓匹配和轮廓插值并进行表面重建。初步的仿真结果表明，使用的三维重建算法简单、重建精度高、成像速率快。     

基于改进FOCUSS算法的电容层析成像算法研究

针对电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)逆问题求解的病态性和不适定性,在压缩感知(compressed sensing,CS)的基础上,提出一种改进FOCUSS的ECT重建算法。采用离散余弦变换(DCT)基将原始图像灰度信号进行稀疏化处理,在使用正则化FOCUSS算法求解的过程中引入拟牛顿法逼近求解中间稀疏变量,以提高信号重构的准确性。仿真实验结果表明,同LBP、Tikhonov和Landweber和FOCUSS算法相比,改进的FOCUSS算法能够有效区分物场中的不同介质,改善图像过度平滑的问题,减小图像误差至0.23,提高图像相关系数至0.80,具有更好的成像效果,为ECT图像重建算法的研究提供新的思路。     

基于CS-GPSR的电容层析成像图像重建算法

提出将基于压缩感知(CS)理论的稀疏梯度投影(GPSR)算法应用于电容层析成像(ECT)图像重建过程中.采用离散Fourier变换(DFT)基将原始图像灰度信号进行稀疏化处理;将ECT灵敏度矩阵的各行按随机顺序进行排列,得到ECT系统观测矩阵,同时将测量电容向量的各行按相同顺序进行排列,得到观测投影向量;使用GPSR算法进行图像重建.仿真实验结果表明:基于CS理论的GPSR(CS-GPSR)算法重建图像质量明显优于LBP算法和Landweber迭代算法.本文所述算法可实现较高精度的图像重建,为ECT图像重建的研究提供了一种新的手段.     

基于局部能量的电容层析成像图像融合方法

针对电容层析成像技术的"软场"效应和病态问题对重建图像精确度的影响,在分析电容层析成像基本原理和成像算法的基础上,提出了一种基于局部能量的电容层析成像图像融合方法。该方法以线性反投影、Landweber和共轭梯度算法作为图像重建的基础,利用各个图像的互补特性,经对重建的图像小波分解后,分别采用基于局部能量和加权平均算子融合规则对分解后图像的高频系数和低频系数进行图像的融合,得到准确度更高的成像结果。仿真实验结果表明,融合后成像精确度得到明显提高,缩小了误差,图像更接近原型,为ECT图像重建的研究提供了一个新的方法。     

一种具有迭代约束的最小二乘 ECT图像重建算法 *

针对电容层析成像系统中的 “软场 ”效应和病态问题 ,将最小二乘法和迭代法相结合 ,提出了一种最小二乘约束迭代的图像重建算法。给出了算法的数学模型 ,完成了算法的收敛性分析和证明 ,算法在图像重建中使迭代步长在保证收敛的情况下达到最优。仿真和实验结果表明 ,该方法与最小二乘法相比 ,具有更稳定、成像效果好等特点 ,为 ECT图像重建提供了一种新的有效方法。     

用于两相流检测电容层析系统成像的迭代算法

电容层析成像技术(ECT)在应用生产过程中作为一种在线检测技术而得到充分应用。通过精确测量ECT系统的12个电极之间的电容,并利用测量数据进行二维模型有限元法计算其电场敏感分布图,提出了一种迭代的成像算法。该迭代算法可比较精确地对管道横截面的两相流进行图像重建。并讨论了工业应用的实际问题和目前的技术上的缺陷性。     

基于改进粒子群优化的电容层析成像图像重建算法

Landweber电容层析成像ECT图像重建算法与粒子群优化算法PSO结合后能够进一步提高成像质量,但标准粒子群优化算法用于图像重建优化时存在陷入局部最优的现象。针对该问题,提出一种基于改进粒子群优化结合Landweber算法的电容层析成像图像重建算法。新算法在Landweber算法的基础上加入改进的惯性权值指数衰减粒子群优化策略,通过增加以指数规律衰减的粒子速度更新公式的约束因子,以保证算法在开始阶段具有较强的全局寻优能力,而在后期具有较强的局部寻优能力,从而实现对Landweber算法初始重建结果的进一步优化,以提高重建图像的质量。为验证新算法的有效性,选取较典型的LBP、改进Tikhonov迭代算法及Landweber图像重建算法,完成了ECT图像重建的对比实验。仿真结果表明,相对于其他算法,对于常见的几种流型,新算法在重建图像的主观及客观质量方面均有明显提高。     

多维输出SVR的ECT两相流图像重建方法

根据电容层析成像（ECT）中两相流识别问题的特点,提出基于多维输出支持向量回归机（MSVR）的图像重建算法。采用超球空间不敏感损失函数的MSVR是支持向量机理论的一个重要分支,它有效地克服了神经网络算法中的过学习问题,具有较强的泛化能力。近似迭代变权最小二乘法（IRWLS）在保证MSVR回归精度的基础上,有效地简化了其求解过程,可快速建立电容测量值与成像区域介电常数分布之间的非线性映射关系。对包含6种典型两相流流型的仿真数据进行实验。结果表明,该方法泛化能力强,图像重建精度高。     

A calculable sensor for electrical impedance tomography

A calculable sensor has been developed for electrical impedance tomography. An analytical model of the sensor is established, in order to show the calculable property of the sensor. The sensor obtains the information of both conductivity distribution and permittivity distribution of the cross-section of the pipe and provides a new strategy of dual mode tomography. Experimental results on the prototype are presented to validate the calculable property of the sensor, and to illustrate the effectiveness of the model with a fast and robust image restoration algorithm based on the energy method.     

平面式电容传感器阵列测量复合材料技术研究

基于复合材料及其内部不同损伤具有不同介电特性,采用平面式电容传感器阵列实现可视化无损检测。论述了系统的构成和测量原理,分析了影响测量效果的因素,并设计了信号转换和采集处理电路。基于简单的激励测量模式和共轭梯度算法,对比分析了仿真与实验结果。实验结果验证了基于电容敏感机理的平面式电容传感器阵列对复合材料内部缺陷检测的可行性和有效性。