12电极电容层析成像系统数据采集通信接口的设计

针对电容层析成像系统成像投影数据有限,传统的基于单片机的数据采集系统传输速度较慢,影响实时成像等问题,采用TMS320F2812数字信号处理器作为数据采集及通信的核心部件来组建电容层析成像系统,基于CCS2000开发环境,完成了传感器数据采集电路的控制软件开发,系统采用RS232串行接口完成下位机与上位机之间的数据采集及通讯,使用ACCESS数据库保存采集的数据,为系统静态图像重建提供数据,系统的采集速度满足实时成像的要求．     

流型自适应的归一化方法对Tikhonov正则化算法的改进

电容层析成像的成像数据采用不同的归一化模型,对重建图像的质量有重要影响.针对两相流的典型流型,研究了采用不同的归一化模型时,Tikhonov正则化算法性能与流型及相含率的相关性.仿真采用新的归一化模型与常规的模型处理电容测量值,重建原图像.结果表明,基于单一的归一化模型,不能在各流型分布下都有最好的成像效果.提出了基于流型识别、自动适应流型的归一化方法,新方法提高了Tikhonov正则化算法的性能.     

Windows下数据采集软件的开发

为解决DOS应用程序用户界面单调、内存管理复杂、显示麻烦的缺点，采用Borland C Builder5.0开发系统，基于可视化的程序设计思想，开发出通用的数据采集软件系统。该系统采用多文档界面，利用单向链表的方式，实现了大数据的存取、快速显示和实时处理；可以兼容三维模型实验数据采集系统和地震仪器的数据采集，实现硬件控制、数据采集、显示、处理的一体化；对相关的数据采集软件的开发具有一定的借鉴意义。     

气固两相流流动参数的检测技术

对气固两相流流动参数检测技术的相关内容,包括基于静电传感器的检测技术、电容层析成像技术以及流型软测量技术中的信号分析方法进行了总结和评述,认为静电传感器在气固两相流颗粒速度、浓度以及流型等参数检测方面,技术相对成熟,但其灵敏度空间分布不均匀、颗粒浓度(分布)与静电量大小(分布)之间的对应关系不明确等问题严重影响其测量准确性,是目前研究的难点;电容层析成像技术可实现气固两相流流型的可视化监测,但其固有的软场特性影响了测量结果的准确性;目前基于信号分析方法的流型软测量技术避免了这一问题,多尺度信号分析方法将是提高其测量准确性的新方法。     

电动汽车车载微机测试系统的研究

本文在国家初步制定了电动汽车检测标准的基础上,对电动汽车车载微机测试系统进行了研究与设计.本文设计的测试系统侧重于动力参数性能测试和蓄电池运行参数测试两部分,优化了测量方法和程序算法,精选了适合微机系统的数据采集卡,大大提高了数据采集测量的精度和处理计算的速度,并采用功能强大的组态软件PCauto3.1开发了生动、逼真,可视化效果好的测试界面.     

同步迭代图像重建技术在电容层析成像系统中的应用

在电容层析成像 (ECT)系统中 ,为克服电容测量值数目有限以及管道内敏感场分布的“软场效应”,引入了一种同步迭代图像重建技术 (SIRT)。针对收敛速度和重建后图像的模糊效应 ,对 SIRT算法进行了改进。改进后的 SIRT算法使重建图像的速度和质量都有了明显的提高。对八电极ECT系统进行的仿真和静态实验结果表明 ,这种算法可望满足用于在线工业过程电容层析成像系统成像的要求。     

网络新闻数据可视化采集系统的设计及应用

基于VB.NET的网络新闻数据可视化采集系统是可视化交通事故新闻分析系统的一个子系统,文章详细介绍了一个新闻数据采集系统的设计过程,重点讨论了系统关键部分设计及需要解决的问题,最后对系统的性能做出评价,并提出改进的方向。     

厚管壁电容层析成像图像重建算法

探讨了适合厚管壁条件下的电容层析成像图像重建算法.针对厚管壁管道内几种不同流型,分别采用LBP算法、Landweber迭代算法和BP神经网络对8电极电容传感器进行成像重建计算.结果表明:在厚管壁情况下,LBP算法重建的图像质量很差;Landweber迭代算法在层流下的重建效果好于核心流和环状流;而BP神经网络算法可以有效重建管道内的介质分布,但对于没有训练到的任意流型,其重建效果不够理想.     

基于粗神经网络和特征提取的ECT流型辨识

针对目前电容层析成像技术流型辨识精度低的问题,提出一种基于粗神经网络与特征提取相结合的方法来辨识两相流流型.该方法首先根据电容层析成像系统和流型的特点来处理电容测量数据,从而完成对各种流型特征的提取;其次对粗神经网络的结构进行设计,并利用典型流型特征参数训练粗神经网络,然后利用此粗神经网络对流型进行辨识;最后进行仿真实验.仿真实验结果表明此种方法较传统的BP神经网络具有较高的识别精度,这也为ECT流型辨识的研究提供了一个新的途径和手段.     

基于单丝电容探针的机油-水两相流水相高度的测量

利用一种单丝电容探针,对水平管内机油-水两相流的水相高度进行测量.实验中油、水相折算速度分别为0~0.2 m/s和0~0.8 m/s,覆盖了水为连续相的全部流态:包括波状分层流、三层流、水包油/水和水包油4种流型.每种流型下,给出了水相高度输出曲线和相应的流型结构,分析了不同流型下探针的检测性能.结果表明,单丝电容探针的敏感系数高达1.52 pF/mm,探针能够检测到连续相的水,无法检测到乳化在机油中的水.随着油泡尺寸的减小和速度的上升,探针识别油泡的能力逐渐下降.不同流型下的水相高度曲线特征各不相同,相应曲线的统计参数能够准确描述流型特征,以此为基础,有望实现流型识别.     

数字化ECT成像系统

基于电容敏感原理设计的数字化电容层析成像系统,利用有限元法,分析了阵列电极结构对敏感场分布的影响,通过优化设计和仿真试验,改善了敏感场分布的均匀性;构建了以DSP为核心、FPGA协同工作的12电极的数字化ECT系统,提出了由离线预迭代和在线一步成像所构成的新的图像重建算法——预迭代法,其成像速度及精度均明显提高．     

基于径向基网络和小波变换的电容层析图像重构算法

针对电容层析成像系统重构图像问题的非线性、病态性等特点,提出了基于径向基神经网络的图像重构算法以达到流型辨识的要求,并针对神经网络成像精度低的问题,重点分析研究了适用于图像特征增强的空频分析方法——基于径向基网络的自适应小波滤波重构算法.图像经过多级小波分解后,依据邻域特性来判断各个子带图像上的边缘点;依据统计特性来估计噪声在空频域中的分布,并构造具有自适应性的边缘增强增益;最后用调整后的小波系数重建图像.仿真结果表明,该算法有效地增强了图像的边缘,减小了图像的噪声影响,很大程度上改善了重构图像的成像质量,明显减轻了失真度,使图像特点更加清晰.     

基于分割Bregman迭代的内-外置电极电容层析成像

针对电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)逆问题的病态性和不适定性,提出了一种基于分割布雷格曼迭代(split Bregman iteration,SBI)的图像重构算法。在目标函数中引入基于参考图像的正则化、低阶约束和空间约束,从而提高成像质量和空间分辨率。对内-外置电极的ECT敏感场内环形区域进行图像重建。仿真结果表明:与Tlkhonov正则化算法和Landweber迭代算法相比,基于布雷格曼迭代的图像重建算法具有较好的空间分辨率,图像误差降低至0. 162 1,图像相关系数提升至0. 874 4,图像重建的精度和质量较高,说明了该算法在ECT图像重建领域的可行性和有效性。     

基于COMSOL的电容层析成像系统灵敏度场的计算

电容层析成像技术是检测两相流或多相流的过程检测技术,在工业领域中有着广泛的用途.要实现电容层析成像的图像重建工作必须先获得精确的灵敏度场数据,但是求取电容层析成像系统的灵敏度场矩阵十分复杂,而且编写有限元网格剖分模型的程序也相对繁琐和困难,且设定好的网格不易于快速修改.鉴于此,提出一种利用有限元软件COMSOL和电势分布来求解灵敏度场矩阵的方法.最后通过仿真实验进行了验证.仿真实验结果也证明了这种灵敏度场计算的有效性和可靠性.     

基于Kalman滤波的电容成像图像重建算法

在电容成像(E lectrica l C apac itance T om ography,ECT)中,为充分利用多次量测信息以提高电容成像图像重建质量,提出一种基于K a lm an滤波的电容成像图像重建算法。该算法重点考虑了测量噪声的影响,利用对流型一系列多次测量中获得的新息不断进行最优加权以获得重建图像的最小方差估计。针对3种典型介电常数分布进行了仿真,结果表明K a lm an滤波应用于ECT图像重建的可行性和有效性。提出了提高该算法运算速度的方案,分析和仿真结果表明通过预先计算最优滤波增益,并寻找合适的迭代次数,算法可快速地获得满意的图像重建结果。     

基于RBF网络的ECT图像重建算法

介绍了一种基于RBF网络的电容层析成像图像重建算法,包括径向基函数的选取、RBF网络权值的训练方法.仿真实验显示该算法可用于两相流流型辨识.     

光学过程层析成像技术及其原型系统

提出了一个用于两相流参数检测的红外激光过程层析成像原型系统,并对系统的结构、算法、性能以及特点进行了分析.模拟实验结果表明,光学过程层析成像技术可以获得高成像速度和分辨率,是一种有发展潜力和应用前景的多相流参数检测技术.     

An advanced algorithm of electrical capacitance tomography

We describe a new two-phase flow electrical capacitance tomography algorithm of image reconstruction which is based on 12-electrode capacitance transducers. According to the result of computer simulation, this algorithm is able to greatly increase the imaging fidelity without decreasing the imaging velocity. Supported by the Natural Science Foundation of Guangdong Province (No. 950490) Yan Jie: born in 1969. Ph.D.     

Gaussian窗函数在电容成像图像重建中的应用

为降低敏感场矩阵的小奇异值给电容成像(electri-cal capacitance tomography,ECT)问题带来的不稳定性,以提高图像重建质量,该文从正则化方法的谱滤波形式出发,提出了一种基于Gaussian窗函数的ECT图像重建正则化方法。该方法利用Gaussian窗函数的滤波特性,通过选择合适的Gaussian窗函数幂次,来达到降低敏感场矩阵的小奇异值对重建结果造成不稳定的效果,从而获得较好的图像重建结果。对5种典型介电常数分布进行了数值仿真,结果表明:该算法对于两相流不同介质分布均具有良好的适应性,可获得较好的成像结果,部分分布的重建图像轮廓较Tikhonov正则化方法更为清晰。