电阻层析成像(ERT)敏感场的仿真计算

采用有限元法对电阻层析成像(ERT)敏感场进行了分析,并与两种简单媒质分布情况时正问题的理论解作了对比,仿真计算结果与理论解吻合较好,节点电压均方根误差为319%和039%.结果表明,有限元法能更好地模拟ERT电极尺寸和敏感场,解决了用解数学物理方程法难以求解复杂媒质分布的ERT敏感场的问题,为研究ERT敏感场特性和成像算法等提供可靠的分析工具·     

电容式两相流相浓度传感器的有限元模化与正交优化设计

将有限元法与正交设计法相结合对电容式两相流相浓度传感器进行了计算机辅助设计,建立了传感器的有限元模型,分析了模化误差及测试单元变化对敏感场均匀性评价指标的影响,指出优化过程中必须保持有限元网格的一致性以保证仿真结果的可比性,给出一传感器正交优化示例,优化后的传感器具有接近均匀的敏感场分布,性能指标有明显的改善·     

电容层析成象系统敏感场的仿真

过程层析成象是一项新的两相流检测技术。针对十电极电容层析成象系统,介绍了电容层析成象的基本原理、电容传感器的结构以及数学模型,用有限元分析方法对传感器敏感场及不同流型对应的电容值进行了仿真计算。给出了十电极电容传感器不同极板组合之间的敏感场分布,为相关的图象重建算法提供了理论依据。最后根据敏感场仿真结果对图象重建过程中的图象失真和电容传感器的“软场”特性作了相关分析。     

依据流型修正两相流组分含率的方法

两相流参数测量中,电容式组分含率传感器,受流型影响很大·仿真实验表明,该种传感器在测量管道气／油两相流截面含油率时,其误差高达１５％以上·流动成象可重建被测两相流体分布情况的图象,采用此处所述的依据流型修正浓度的方法,修正后的含油率误差降至５％以下·分析流型对测量的影响,导出了一个修正公式,并通过典型流型验证该修正方法的正确可行性·此修正方法同样适合其它气／液及液／液两相流·     

电容层析成像传感器软场性能分析

电容层析成像传感器的敏感场是软场,受被测介质分布的影响·以基于有限元分析的灵敏度快速计算法为工具,通过多种介质分布下灵敏度分布的计算与比较,研究了传感器的软场性能·结果表明,即便对于介电常数差异较小的气／油两相流,不同的电介质分布亦可导致灵敏度值有正、负百分之几十的变化·各处灵敏度变化不仅与管内介质分布有关,还与该点在敏感场中所处的位置有关·     

基于三维模型的改进正则化ERT成像算法

电阻层析成像（ERT）通过对被测场边界注入电流,测量被测场电压变化,重建物场内电导率．针对ERT成像分辨率低,提出一种基于三维模型的改进Tikhonov迭代电阻成像算法．针对Tikhonov正则化参数选择问题,提出基于同伦映射的方法,并利用非线性函数Sigmoid调节正则化参数,以获得的图像灰度值作为Tikhonov迭代法的初始值进行迭代,重建敏感场图像．仿真及实验结果表明,该方法有效地改进了ERT图像质量．     

ERT/ECT技术电学特性与激励频率研究

电学层析成像技术包括ERT、ECT和EMT,但其对应系统的适用被测对象不同。为使电学层析成像技术更好地适用于多相流测量问题,采用数值仿真的方法,研究了多相流介质的电导率和介电常数对电学敏感场分布的影响,并且比较了不同电学特性参数介质场的频率特性。结果表明,电学层析成像系统的类型和激励频率可根据被测对象的电学特性参数决定。电导率较大(10~(-3)S/m)时采用电阻抗实部成像,选用ERT系统;电导率极低(10~(-5)S/m)且介质间介电常数相差较大时采用电阻抗虚部成像,选用ECT系统;且系统激励频率可选范围随电导率的增加而增大。最后将仿真结果与4种不同电导率被测场的实际测量数据进行对比验证,验证了仿真结果的正确性。     

电容层析成像中场域的一种新剖分方法

电容层析成像传感器的敏感场受多相流介质分布的影响，即软场特性为图像重建带来很大的困难。为了提高重建图像质量，对敏感场分布进行分析是非常必要的。采用有限元法，通过对敏感场域采用两种不同剖分形式的比较，提出了一种新的场域剖分形式，对敏感场分布进行计算机仿真。实验证明有限元模型是正确的，说明利用不等间距的剖分或可以得到较好的仿真结果，具有较高的精度。     

差压浓度法测量气/固两相流质量流量

提出了一种通过使用文丘里管和电容传感器测量气／ 固两相混合物的差压和固相浓度来推导固相速度和质量流量的新方法,分别建立了均相流模型和分相流模型,使文丘里管既适用于稀相,也适用于浓相流动情况,扩大了其适用范围·不需测量气体单独流经文丘里管时产生的差压,适于工业上在线实时应用·     

差压 浓度法测量气/固两相流质量流量

提出了一种通过使用文丘里管和电容传感器测量气／固两相混合物的差压和固相浓度来推导固相速度和质量流量的新方法,分别建立了均相流模型和分相流模型,使文丘里管既适用于稀相,也适用于浓相流动情况,扩大了其适用范围·不需测量气体单独流经文丘里管时产生的差压,适于工业上在线实时应用·     

结构电阻率断层图像等位线修正重建法

提出一种碳纤维混凝土（CFRC）结构电阻率断层图像等位线修正重建方法．该方法利用CFRC结构内正演电场各测量值的等值线位置信息,建立一种等效电导模型;依据该电导模型的物理关系计算各迭代步的相应区域等效电阻调整量,进而求解区域电阻率调整量,使得电阻率调整后CFRC结构各电极测量值的等值线终止点向相应电极修正,实现CFRC结构的ERT图像重建．该迭代过程等效于电极正演电位逼近电极测量电位的过程．该算法原理简单、易于实现,无需正则化技术和求解雅可比矩阵及黑塞矩阵信息,避开了Newton-Raphson类算法的病态性和计算量大的问题．研究结果表明：该算法能够获得满意的图像重建效果和重建速度．     

空洞缺陷形状对杉木圆盘电阻与应力波断层成像效果的影响

无损检测技术能对木材空洞缺陷进行快速且准确的检测,现存的各种检测技术都有一定的优缺点,因此有必要对它们进行试验和对比。以福建杉木圆盘为对象,研究不同面积、不同轮廓形状的空洞缺陷对电阻和应力波断层成像技术的影响,比较两种检测技术的缺陷图像与实际缺陷图像的差异。结果表明:①电阻和应力波检测技术均能直观显示木材内部缺陷,其检测精度会受到空洞缺陷面积、轮廓形状以及截面积比率影响; ②当空洞实际面积与被测木材截面积比率从4.90%上升到44.05%时,电阻成像系统显示的缺陷图像面积与实际缺陷面积相对误差从34.03%下降到11.69%,应力波成像系统显示缺陷图像面积与实际缺陷面积相对误差从46.41%下降到14.88%; ③缺陷轮廓形状对两种成像均有一定影响。对于电阻成像,近圆形的空洞成像精度低于狭长形的空洞缺陷,在电阻成像中,除了扇形和圆形缺陷外,其余的空洞缺陷形状均不能被明显地检测出,但是应力波成像中,狭长形的扇形缺陷能够比较清晰地被系统显示。研究表明:电阻断层成像法对于空洞缺陷的检测比应力波断层成像法灵敏,且图像检测精度也比应力波断层成像法高; 而对于缺陷轮廓的识别能力,应力波断层成像法要优于电阻断层成像法。     

用相场方法模拟纯物质在过冷状态下的二维枝晶生长

通过相场理论建立了纯物质镍在过冷溶液中枝晶生长的相场模型．把相场方程和温度场方程进行耦合，建立了相对应的相场模型．该模型以熵增加函数为基础，通过熵增加函数推导出热力学一致性的相场控制方程．利用上述的模型和方法在计算机上编制二维组织凝固模拟程序得出结论：网格精度影响模拟过程的精确度；各向异性强度影响枝晶尖端生长速度。     

相敏接收电路的过渡过程分析

讨论了５０Ｈｚ动态牵引电流对２５Ｈｚ相敏轨道电路造成的影响，建立了２５Ｈｚ相敏接收电路的数学模型。用计算机仿真的方法分析并模拟了相敏接收电路的过渡过程，又讨论了动态牵引电流的初相位与相敏接收电路过渡过程的关系。     

电阻层析成像场域的三维仿真

为了进一步认识电阻层析成像(ERT)系统中敏感场的分布特性,通过采用有限元数值仿真(FEA)的方法建立三维模型并求解,得到了ERT传感器敏感场的三维空间分布,分析了场域分布的不均匀性。并在此基础上,研究了电极构造、空间排列、激励模式等对所建立的场域带来的影响,结果显示,电极长度增加可以改善激励场域,而且相对激励模式所产生的场域要优于相邻激励模式。这些结论为改进敏感场电极阵列的设计,降低反成像算法带来的误差以及还原图像的解释等提供了便利与依据。     

电流模式控制Buck-Boost变换器建模及非线性现象仿真

根据电流模式控制下Buck-Boost变换器的工作特性,建立变换器的统一数学模型,并基于Matlab/Simulink 仿真软件,分别搭建工作于电流连续和电流断续模式下变换器的仿真模型.通过对电流连续模型进行仿真,揭示参考电流Iref和电感L在不同的工作情况下出现倍周期分叉并最终导致混沌的现象;对电流断续模型进行仿真,得出以输入电压E变化时的混沌相图,验证电流断续模式下混沌现象的存在性.同时为消除这2种模式下的混沌现象,引入PID控制器.仿真结果表明:通过设置适当的参数,可以有效地抑制变换器中的混沌现象.     

重建EAS膝区事例初能的一种新方法

重建原初宇宙线粒子的能量是基于地面宇宙线观测实验的关键工作．这一工作体现了高海拔和全覆盖两大突出的地面实验特点,利用广延大气簇射（EAS）和蒙特卡罗模拟程序,以及设置在高海拔的地面全覆盖探测器阵列,记录膝区宇宙线粒子质子和铁核成分产生的次级粒子信息,给出了对事例初能的重建方法．