电容层析成像系统的实验研究

论文摘要

随着科学技术的迅速发展，两相流体系在国民经济和人类生活中的地位日益重要。两相流过程广泛存在于石油、化工、冶金等工业领域，其特征参数的检测对于资源合理开发和工业过程控制均有重要意义。电容层析成像技术具有非侵入、响应速度快、成本低等优点，是实现两相流流型在线辨识的一种较为理想的手段。它可以提供常规检测仪表无法提供的封闭管道及容器中非导电组分物质的相轮廓、运动状态等内部行为的可视化信息，在工业过程参数可视化检测应用中是一种非常有发展潜力的技术。这种新型检测技术是目前检测领域尤其是多相流检测领域中的一个研究热点。本文在原有理论和实验条件下改进了ECT系统，优化了传感器结构参数，改进了数据采集系统。提高了分辨率并且在不降低灵敏度的情况下增加了有效测量数据并通过实验证明了所设计的系统有利于ECT图像分辨率的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 两相流概述及其主要参数
• 1.2 两相流检测技术的发展趋势
• 1.3 电容层析成像技术背景
• 1.4 本论文的主要工作
• 2 电容层析成像系统组成及工作原理
• 2.1 电容层析成像系统的组成
• 2.2 电容层析成像原理
• 3 电容传感器及各单元电路的分析与设计
• 3.1 电容传感器的结构介绍
• 3.2 电容传感器的数学模型
• 3.3 ECT传感器的性能分析和优化设计
• 4 电容层析成像系统硬件电路设计
• 4.1 信号发生器的设计
• 4.2 电容/电压（C/V）转换电路
• 4.3 电容检测转换电路设计
• 4.4 差动放大电路设计
• 4.5 数据采集单元的设计
• 5 电容层析成像系统图像重建算法
• 5.1 电容层析成像系统图像重建算法介绍
• 5.1.1 线性反投影算法
• 5.1.2 滤波反投影算法
• 5.1.3 迭代反投影算法
• 5.2 神经网络的基本概念
• 5.3 前向神经网络
• 5.4 应用于ECT的RBF神经网络的设计
• 6 电容层析成像系统性能实验
• 6.1 微小电容测量电路实验
• 6.2 图像重建实验及旋转电极性能测试
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录A
• 附录B
• 附录C