代数重建和同步迭代重建在电容层析成像中的比较研究

针对电容层析成像技术(ECT)中的逆问题——图像重建算法的非线性和病态性问题,以12电极电容层析成像系统为对象,研究了代数重建算法(ART)与同步迭代重建算法(SIRT).分别对仿真电容值和实测电容值进行图像重建的实验验证,从成像效果、相对误差及重建时间3个方面对这两种算法进行了评估与分析.结果表明,ART算法和SIRT算法均能有效地实现ECT图像重建,其中SIRT算法能够在100次迭代内达到高精度,在收敛速度和成像效果上更具有优势.     

用于电阻层析成像的快速自适应硬阈值迭代算法

针对电阻层析成像技术图像重建具有严重病态性的问题,提出了一种稀疏重建算法——快速自适应硬阈值迭代算法,研究了噪声对该算法在电阻层析成像图像重建效果上的影响,并通过仿真和模型实验测试了该算法的性能.结果表明:一定强度范围内的噪声对硬阈值迭代算法、自适应硬阈值迭代算法和快速自适应硬阈值迭代算法的影响较小.快速自适应硬阈值迭代算法成像速度更快,且该算法重建图像的空间分辨率相对其他两种算法也有较大的提高.     

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。     

动态滤波反投影图像重建算法研究

图像重建算法是过程层析成像(Process Tomography,PT)中的关键技术之一.本文提出了一种动态滤波反投影算法(Active Filter Linear Back Projection,AFLBP),并进行了实验仿真.结果表明,采用AFLBP对ECT系统中图像进行重建,可使系统在保持快速成像的同时,较好地解决了敏感场的非均匀分布和固定灰度阈值造成的成像精度问题,大大提高了系统的成像精度.     

ECT系统中重建高介电常数对象的算法

针对电容层析成像(ECT)系统中常用的快速图像重建算法线性反投影(LBP)算法在重建高介电常数成像对象的图像时,重建的图像质量差,提出一种高介电常数成像对象的快速图像重建算法,根据不同介电常数成像对象的成像敏感场分布图具有高度相关性的特点,采用成像敏感场灵敏度替换法提升高介电常数对象的成像敏感场灵敏度,利用正则化图像重...     

电磁层析成像系统

为了研制新型电磁层析成像(EMT)系统,提高EMT系统图像重建质量,通过对多种电磁层析成像系统的比较,尤其分析了两种典型电磁层析成像系统:单线圈激励系统和平行场激励系统的结构特点和发展过程,根据传统EMT系统的基本结构和物理原理,给出了典型EMT系统的数学模型;归纳了电磁层析成像技术中常用图像重建算法:线性反投影算法、启发式图像重建算法、ART算法和相关算法的优缺点;总结了EMT系统传感器阵列的设计特点、优于其他电层析成像系统的特点以及当前在开发中遇到的困难,对于电磁层析成像技术的发展具有指导意义,为新型系统的研制提供了理论依据.     

电磁层析成像实验系统中的修正共轭梯度算法

为了提高电磁层析成像实验室系统的图像重建能力,改善共轭梯度算法不严格收敛和不充分下降的特点,推导出适应于电磁层析成像技术的修正共轭梯度算法,并分析了修正共轭梯度算法的收敛情况。在实验室电磁层析成像系统中,验证了修正共轭梯度算法的图像成像效果,并用图像误差和相关度评价了正则化算法、Landweber迭代算法、共轭梯度算法和修正共轭梯度算法,得出结论:在8线圈高频电磁层析成像实验室系统中,对于不同流型,修正共轭梯度算法的图像误差远低于其他算法,和原始图像的相关性最大。     

电容层析成像系统中未知介电常数时测量数据的归一化处理

电容层析成像系统重建图像前要对电容测量值进行归一化处理.对于已知介电常数的成像对象,电容测量值采用0-1校验法进行归一化处理;对于未知介电常数的成像对象,电容测量值采用仿真校验法进行归一化处理,仿真结果表明,可获得很好的重建图像质量.     

二维超声阵列换能器声束控制技术的仿真研究

超声波束特性直接影响超声图像的清晰度和对比度。二维超声换能器阵列结构岛数字声束控制技术相结合,是现代超声成像系统发展的重要方向。以二维平面矩形超声换能器阵列和二维圆环超声换能器阵列为对象,利甩仿真实验分别测试幕声束聚焦、声束激励、幅度变迹等技术对声束的控制性能。结果表明,灵活的声束控制技术组合可似有效提高二维超声换能器阵列的声束性能,突出声束主瓣,降低旁瓣与栅瓣的影响。     

层析γ扫描中几种透射图像重建算法对比

透射测量是层析γ成像扫描中发射测量的基础,合理的重建算法是透射图像重建的核心。结合TGS透射测量的特点,利用蒙特卡罗模拟构建了EM、Richardson、ART三种迭代算法模型,分析对比了三种算法的误差。同时开展了透射测量实验,实验数据表明ART算法重建值相对参考值的最大误差为29%,并且多个体素超过20%;而Richardson算法仅为15%,其中只有10个体素重建值大于10%,虽然相对ART算法有很大提升,但所得的偏差值还是很大;EM算法相比前两种算法有明显的优势,即使出现了几个相对误差值大于10%的体素,但都处于图像边缘,对整体重建影响非常小。     

未知环境表面的超声波探测实验研究

针对机器人未知工作环境,提出了一种基于超声波传感器的探测方法.建立了探测系统的结构模型,阐述了系统的工作原理,并分别对平面、圆弧曲面、斜面以及竖直面等未知环境基本组成面的探测进行了实验研究.实验结果表明,超声波测距仪不适合曲率半径小的圆弧曲面探测.对于其他三类环境表面的探测,给出了各自的探测策略和数据处理方法,主要包括:斜面探测需要用三个超声波传感器,竖直面探测需要补偿由于开角引起的误差,平面探测需要补偿由传感器运动引起的动态测量误差等.     

工具杆对超声扭转复合振动系统共振频率的影响

依据四端网络理论，利用机电类比方法，研究了具有类圆锥过渡段复合阶梯型变幅杆的超声扭转共振频率和与之相连接的工具杆长度和直径变化的关系．结果表明，随着加工过程中工具杆不断磨损，其长度和直径变化对系统共振频率影响明显．工具杆长度每缩短1mm，系统共振频率约升高700Hz；工具杆直径每减小1mm，系统频率约升高500Hz．这为超声扭转加工振动系统的设计及频率调节提供了参考依据．     

基于图像处理的钢棒自动打包计数系统的研究

研究了一种基于图像处理的钢棒在线自动打包计数系统.为该系统设计了一种可从复杂背景图像中提取圆形目标的分割算法,并对如何在生产过程中获得复杂背景下钢棒的清晰图像,提取钢棒不同规格的特征参数进行了讨论.系统采用模块化硬件设计, 图像处理软件满足实时检测的要求, 可以有效地检测出打包的棒材数量.     

A cylindrical rod ultrasonic motor with 1 mm diameter and its application in endoscopic OCT

A tiny ultrasonic motor was constructed by using a piezoelectric ceramic cylindrical rod as a vibration generator of the stator. The fabricated tiny motor has a diameter of 1 mm, a length of 5 mm and a weight of 36 mg. The resonant frequency is 32 kHz with one fixed boundary or 83 kHz with two free boundaries. Four silver electrodes were deposited on the cylindrical surface. The spacing between two adjacent electrodes was carefully designed. A method was developed for the polarization of the stator. By using the bending vibration mode of the stator, the motor shows a performance with a speed of 1800 rpm and a stalled torque of 4μNm, and can bear a high driving voltage up to 350 Vpp. The motor was used to drive an optical prism for circular scanning in an endoscopic OCT system. The tomographic images of the inner cavities of a plastic tube and a scallion were obtained, and the resolution was of the order of micrometer-scale.     

压电超声直线马达驱动电路的研究

本文介绍了压电超声直线马达的结构和工作原理，分析了清华大学超声研究室研制的超声振子箝位，压电驱动的直线蠕动马达的特点及其驱动电路和信号波形．     

径向复合功率合成超声振动系统

对径向复合功率合成超声振动系统进行了研究.该系统由纵向超声换能器与变厚度剖面圆盘径向耦合而成.基于机电类比原理,推导出系统的楔形剖面圆盘径向振动等效电路及其共振频率方程,并得出其位移振幅放大系数的表达式,给出其第1、第2阶径向共振模式下振幅放大系数与其半径比的关系;探讨了圆盘振子第1、第2阶径向共振频率随其半径比的变化关系.理论及有限元结果表明：圆盘的位移振幅放大系数存在一个极大值,其第2阶共振模式比基频具有更大的振幅放大系数.对合成系统的共振频率进行测试,结果表明,理论与实验结果吻合较好.     

加筋双层壳流固耦联振动数值分析

本文用有限元分析了双层加筋壳体的流固耦联振动特性.利用达朗贝尔原理和哈密顿变分原理推导出系统运动方程;对双层加筋壳体的动力特性进行了系列计算,并与实测值进行了比较.     

基于CDMA-TDOA的室内超声波定位系统

针对国内外对室内定位技术中定位精度不高问题,提出一种基于CDMA（Code Division Multiple Access）TDOA（Time Difference of Arrival）的室内超声波定位系统,并给出实时性差异等缺点,进行了其工作原理和超声波信号的分析。该系统基于射频和超声波传感器的固有性质,对超声波信号采用CDMA技术进行编码,以便在目标节点上能区分各个信标发来的超声波信号,并结合射频信号实现TDOA测距算法,最终实现三维定位。采用Matlab/Simulink模块对3个信标的超声波信号进行发射仿真与分析。仿真结果表明,该系统在目标节点上能被接收并识别相对应的超声波信号。     

液力反馈型空心杆采油工艺系统工况预测模型分析

针对液力反馈原理的新型空心杆采油工艺的特点 ,在理论分析的基础上 ,考虑液体运动、空心杆柱受力等因素的影响 ,完成了液力反馈型空心杆采油管柱力学分析 ,建立了空心杆采油的二维数学模型。在不同泵径、泵深、冲程、冲次、密度和含水率条件下 ,对液力反馈空心杆采油工艺系统进行了工况预测 ,分析了这些参数对系统的影响。     

基于超声波的室内三维定位系统

为满足对室内定位技术和系统应用平台的迫切需求，提出一种基于超声波的室内三维定位系统，阐述了其工作原理并对三边定位算法进行了研究。该系统基于射频和超声波传
感器的固有性质，对超声波信号采用CDMA（Code Division Multiple Access）技术进行编码，以便在目标节点上区分每个信标发来的超声波信号，并结合射频信号实现TDOA（Time Difference Of Arrival）测距算法，最终实现三维定位。实验研究表明，以一个信标为原点，另外两个信标分别放置为X轴和Y轴上，建立三维坐标系，能简化三边定位算法，并能实现精度较高的三维定位。