基于有限元法及改進(jìn)迭代算法的電磁層析成像研究.pdf

1、電磁層析成像(Electromagnetic Tomography，EMT)是近年來發(fā)展起來的新的過程成像技術(shù)。它可以獲得目標(biāo)空間內(nèi)電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率的信息，測量時的非接觸和非介入的特性避免了電極和物體之間接觸電阻的影響，另外還具有結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)成本低，響應(yīng)速度快等特點。EMT技術(shù)在異物檢測、海上油田三相流的測量，食品監(jiān)測等許多領(lǐng)域中都具有應(yīng)用的潛力。
　　對正問題和逆問題的研究是電磁層析成像技術(shù)研究中的關(guān)鍵。本文從基本電磁理論出發(fā)，

2、對EMT的正問題進(jìn)行仿真及分析，提出改進(jìn)的剖分方式并進(jìn)行對比研究。在逆問題的研究中提出了一種基于牛頓法的改進(jìn)算法以改善非線性方程病態(tài)性，并減少介質(zhì)的非均勻性對成像的影響。所做工作如下:
　　(1)使用基本數(shù)學(xué)原理及電磁理論對EMT的基本原理進(jìn)行分析計算。對正問題及逆問題的基本概念進(jìn)行總結(jié)，并確定使用有限元方法進(jìn)行正問題的計算。
　　(2)使用Maxwell2D軟件以有限元方法為基礎(chǔ)解決正問題。詳細(xì)分析成像區(qū)域媒介屬性、成像對

3、象屬性、成像物體的數(shù)量、成像物體的位置以及激勵線圈的電流大小和激勵頻率對物場中磁感應(yīng)強度的影響。研究得到磁感應(yīng)強度的分布情況，物場中心的敏感場強度及多物體時各個物體間對周圍磁感應(yīng)強度的影響。而后，針對正問題普遍采用的自適應(yīng)剖分方法，提出采用均勻分割剖分的方法進(jìn)行正問題研究，以減少正逆問題剖分方法的不一致性并驗證其可行性。
　　(3)列舉圖像重建的線性法、迭代法、優(yōu)化算法等主要算法，重點描述了線性反投影法和牛頓法。針對非線性方程病態(tài)