32電極電阻層析成像系統(tǒng)仿真研究.pdf

1、電阻層析成像（Electrical Resistance Tomography，ERT）技術(shù)可在不破壞或不干擾被測(cè)物場(chǎng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)測(cè)量敏感場(chǎng)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)電勢(shì)推導(dǎo)出電導(dǎo)率分布，進(jìn)而得知管道或容器內(nèi)部的物場(chǎng)分布狀況。它具有低成本、非侵入等優(yōu)點(diǎn)，在兩相流檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。 為了提高電阻層析成像系統(tǒng)對(duì)離散相如氣泡尺寸大小的分辨能力，滿足不同尺寸尤其是大尺寸管道的兩相流檢測(cè)，論文提出了32電極ERT系統(tǒng)新方案。所做的主要工作有：

2、 （1）根據(jù)相關(guān)電磁場(chǎng)理論建立了ERT系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，求取了均勻媒質(zhì)分布、離散相同心分布和離散相偏心分布三種情況下ERT系統(tǒng)正問(wèn)題的解析解；建立了ERT系統(tǒng)激勵(lì)電極陣列的阻抗模型，對(duì)電極陣列設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)作用；分析了ERT系統(tǒng)常用的激勵(lì)/測(cè)量模式及特點(diǎn)，為ERT系統(tǒng)模式選取提供了重要依據(jù)。 （2）基于MATLAB PDE工具箱完成了32電極電阻層析成像系統(tǒng)的仿真研究，得出了相鄰與相對(duì)激勵(lì)模式下敏感場(chǎng)內(nèi)電勢(shì)及電場(chǎng)的分布，并研究了流

3、型、電極數(shù)目、氣泡位置和大小諸因素對(duì)ERT正問(wèn)題求解結(jié)果的影響，根據(jù)仿真結(jié)果提出了一種仿真求解ERT系統(tǒng)的新方法。 （3）應(yīng)用有限元方法、基于VC++編程實(shí)現(xiàn)了敏感場(chǎng)場(chǎng)域剖分和有限元方程組的建立與求解，得出了場(chǎng)域內(nèi)各剖分節(jié)點(diǎn)的電勢(shì)值的數(shù)值解，與基于MATLAB PDE工具箱的仿真結(jié)果進(jìn)行了相互驗(yàn)證，同時(shí)為后續(xù)圖像重建研究奠定了基礎(chǔ)。 （4）分析了圖像重建的原理以及常用圖像重建算法的優(yōu)缺點(diǎn)，并著重對(duì)LBP算法的原理及應(yīng)用進(jìn)