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文檔簡介
1、電容層析成像技術(shù)又稱ECT(Electrical Capacitance Tomography),是基于被測物不同的介電常數(shù)引起混合物電容值變化的過程層析成像技術(shù)。因其具有快速、可視、安全、廉價、非侵入性等優(yōu)點而被廣泛應用于氣液兩相流空隙率測量、兩相流分相含量檢測及流型識別、圖像重建算法等諸多領(lǐng)域中。
電容層析成像整個系統(tǒng)包括測量電極、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及成像計算機。其中,在數(shù)據(jù)采集過程中,因外界和信道會產(chǎn)生許多噪聲干擾,這時我們就
2、需要運用數(shù)字濾波技術(shù)削弱干擾信號,留下有效信號以在成像計算機中進行成像。
本文針對ECT系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集過程中的高頻噪聲干擾問題,通過對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理的研究,基于數(shù)字濾波技術(shù)和FPGA(Field Programmable Gate Arry)原理,設計了一個FPGA技術(shù)與改進的分布式算法相結(jié)合的FIR低通數(shù)字濾波器。主要工作內(nèi)容如下:
1.深入研究了ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點、工作原理,結(jié)合課
3、題研究的背景和意義,分析當前的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢,指出數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在ECT技術(shù)中的重要意義。
2.完成了信號發(fā)生器、電容檢測及放大電路、相敏解調(diào)電路、增益可控差動電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、D/A轉(zhuǎn)換電路等相干電容層析成像系統(tǒng)設計。
3.分析了數(shù)字濾波器的設計基礎(chǔ)以及原理,以常用的FIR(Finite ImpulseResponse)數(shù)字濾波器為基礎(chǔ),對其在結(jié)構(gòu)上的不同進行了分類研究,并對其常用的窗函數(shù)設計方法進行
4、了比較分析,為后文提供理論依據(jù)。
4.深入研究了傳統(tǒng)分布式算法的原理及特點,并對幾種常用的分布式算法的處理速率、資源占用率等進行了詳細的分析,最后提出了基于傳統(tǒng)分布式算法的優(yōu)化改良結(jié)構(gòu)。
5.設定一采樣頻率fs為1.5MHz、通帶截止頻率為20MHz的FIR數(shù)字濾波器實例,選擇窗函數(shù)設計方法,利用Matlab中提供的FDATool工具箱對濾波器系數(shù)進行提取與量化,最后利用Quarters對實例進行仿真驗證,實驗表明所
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