電磁層析成像技術(shù)的研究.pdf

1、電磁層析成像（Eletromagnetic Tomography, EMT）技術(shù)是上世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一種基于電磁感應(yīng)原理的新型過程層析成像技術(shù)，適合檢測和重現(xiàn)可用電導(dǎo)率或磁導(dǎo)率表示的多相流物場空間，具有非接觸、非侵入、成本低、實(shí)時成像等優(yōu)點(diǎn)。本文采用了仿真系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)室硬件系統(tǒng)相結(jié)合，理論聯(lián)系實(shí)際的研究手段，以仿真系統(tǒng)為對象，建立EMT系統(tǒng)的物理模型、靈敏度模型等，選擇合適的硬件參數(shù)和圖像重建算法，作為建立實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的基礎(chǔ)和依據(jù)。在

2、硬件系統(tǒng)開發(fā)方面，構(gòu)建合理的實(shí)驗(yàn)室EMT系統(tǒng)，將重建算法應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，評價重現(xiàn)圖像的質(zhì)量。論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括:
　　(1)歸納已有EMT系統(tǒng)，并根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行分類，總結(jié)了它們結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)。
　　(2)推導(dǎo)出EMT系統(tǒng)的物理模型。根據(jù)麥克斯韋方程組推導(dǎo)出EMT系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型并采用有限元方法進(jìn)行線性化處理，得到EMT系統(tǒng)的有限元模型。
　　(3)分析了檢測線圈位置發(fā)生平移或角度偏轉(zhuǎn)對成像結(jié)果的影響，結(jié)果表明檢

3、測線圈位置的偏移會造成成像圖像向物場邊緣偏離，為校正硬件系統(tǒng)模型提供了理論依據(jù)。
　　(4)從提高靈敏度模型計算速度，減少存儲空間等方面，確定新型靈敏度計算方法。設(shè)計了基于EFCL(electric field centre lines)曲線的閾值靈敏度計算方法，給出了閾值靈敏度計算方法和閾值的計算公式，通過與原始計算方法在成像速度和成像質(zhì)量上的比較，確定了該種靈敏度計算方法的有效性。
　　(5)建立了一種非線性靈敏度歸一化

4、模型，并應(yīng)用于圖像重建中，通過與線性歸一化模型對比得出，所提模型更逼近原始靈敏度的變化趨勢，重建圖像與真實(shí)模型的相關(guān)性高于線性歸一化方法。
　　(6)以共軛梯度算法為基礎(chǔ)，給出了適用于電磁層析成像技術(shù)的修正共軛梯度算法。從相對圖像誤差、相關(guān)性和收斂曲線幾個方面評價了Landweber迭代法、單步Tikhonov正則化方法、共軛梯度法和修正共軛梯度法在EMT圖像重建中的情況，修正共軛梯度圖像重建算法提高了收斂速度，改善了重建圖像的質(zhì)