ECT系统高速数据采集控制技术的研究

论文题目: ECT系统高速数据采集控制技术的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 检测技术与自动化装置

作者: 吴志旺

导师: 卢佩

关键词: 电容层析成像,现场可编程门阵列,在系统可编程,数字信号处理

文献来源: 天津科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 两相流/多相流是一种广泛存在的混合流动模式,随着现代工业自动化生产水平的不断提高,对两相流参数进行测量的需求也越来越迫切,各种新的检测技术与检测手段应运而生,过程层析成像技术PT(Process Tomography)就是典型的代表。过程层析成像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。其中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,成为目前过程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,因此有待于进一步研究和发展。 本文以8电极电容层析成像系统为研究对象,提出了基于现场可编程门阵列FPGA的高速数据采集及控制系统。主要研究内容包括:详细论述了电容层析成像系统的原理、组成以及特点,并在此基础上提出了集成化电极的设计方法,该设计具有工作速度快、可靠性高、抗干扰能力强、易于扩展、使用及维护方便等特点;分析了当前高速数据采集以及实时数字信号处理的特点以及现状,结合电容层析成像系统的特点,提出了基于现场可编程门阵列(FPGA)器件和数字信号处理器(DSP)实现的电容层析成像系统的数据采集控制系统,并详细地介绍了系统的组成、工作原理以及系统的实现过程,该控制方法具有速度高、可靠性高、结构灵活、通用性强、适于模块化设计、开发周期短、便于扩展及维护、在系统可编程等特点。实验证明取得了比较理想的结果,为电容层析成像系统找到了一种比较有效的控制方式。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

1 引言

1.1 两相流参数检测的背景及研究现状

1.2 数据采集及实时数字信号处理技术的研究现状

1.3 本论文的研究内容及创新点

2 过程层析成像技术

2.1 过程层析成像技术

2.1.1 过程层析成像技术的研究现状

2.1.2 过程层析成像的基本原理

2.1.3 过程层析成像系统的基本构成

2.2 电容层析成像系统

2.2.1 电容层析成像原理

2.2.2 电容层析成像系统构成

2.2.3 电容层析成像的研究热点

3 高速电容层析成像系统的设计

3.1 高速电容层析成像系统的基本结构

3.2 集成化电极系统的设计

3.2.1 微小电容检测电路

3.2.2 电极传感器的参数化设计

3.2.3 电极传感器的集成化设计

3.3 基于FPGA的传感器阵列开关的控制

3.3.1 FPGA及其设计流程

3.3.2 Xilinx Spartan系列器件介绍

3.3.3 Foundation3.1开发环境简介

3.3.4 传感器阵列开关控制的设计

4 ECT系统中的高速信息处理技术的研究

4.1 高速A/D转换技术

4.1.1 多路模拟开关 MAX309

4.1.2 高速A/D芯片AD9042

4.2 基于FPGA的数据采集控制系统的设计

4.2.1 FPGA+DSP技术在高速信息处理中的应用

4.2.2 数据采集控制系统分析

4.2.3 数据采集控制系统设计实现

4.3 数据存储部分的设计

5 电容层析成像系统中的其它关键技术

5.1 电容层析成像系统的敏感场分析

5.1.1 电容层析成像系统敏感场的数学模型

5.1.2 电容层析成像系统敏感场的意义与求解方法

5.2 图像重建算法介绍

结论

致谢

参考文献

附录 1: FPGA设计的约束文件

附录 2: 基于FPGA的控制系统原理图

附录 3: 攻读学位期间发表的论文

发布时间: 2007-01-10

参考文献

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