李英[1]2003年在《电阻层析成像技术软场特性及图像重建算法研究》文中指出两相流系统应用范围的广泛性促进了两相流领域研究工作的迅速发展，也使得两相流参数检测技术的研究具有重要意义。应用过程层析成像技术进行两相流参数检测的研究是一个引人注目的发展方向。它提供了一种有效的场参数检测手段，可用于获取过程参数的二维或叁维分布信息。电阻层析成像(Electrical Resistance Tomography，简称ERT)技术是一种基于电阻传感机理的过程层析成像技术，具有成本低、非侵入和响应速度快等优点，是一种可实现两相流参数在线检测的高新技术。但是目前ERT技术的研究还很初步，离工业实用化尚有一定距离，因此有待于进一步研究和发展。本文以ERT系统为研究对象，针对ERT技术中的难点和关键性问题，进行了深入分析和仿真研究。本文主要完成了以下工作：1． 在阅读大量参考文献的基础上，归纳总结了过程层析成像技术的发展历程及现状，指出了ERT技术的优越之处及其广阔的工业应用前景。分析了ERT系统的正问题和逆问题，阐述了ERT技术存在的问题及研究趋势，指出“软场”问题及图像重建算法精度不高是限制ERT技术进入实际工业应用的“瓶颈”问题。2． 开发了ERT有限元仿真软件包，主要功能有：对给定的场域按要求进行自动剖分，设置流型，求解ERT正问题等。它可以方便地对二维非均匀场或叁维场等难以用数理方程求取理论解的场域进行分析，并为本论文研究工作的顺利开展奠定了基础。3． 利用所开发的有限元仿真软件包对ERT传感器的敏感场进行了细致分析。从灵敏度角度出发多方面(离散相介质所在位置、离散相介质所占区域大小、离散相介质的电导率等)分析了介质分布影响灵敏场分布这一“软场”特性。最后研究了当电极数目不同时对ERT软场特性的影响，得出了ERT传感器软场特性的规律：ERT传感器的“软场”特性主要体现在其灵敏场的分布受被测介质的分布及两相介质电导率差值的影响。离散相介质的存在对激励电极和测量电极附近区域灵敏场的影响比较大，对管道中心区域的影响则比较小。同时离散相介质所在处灵敏度的绝对值、所占区域、其电导率值与连续相介质的电导率的差值越大，对灵敏场分布的影响也越大。其它条件相同电极数目不同的ERT的灵敏场分布有所不同，但“软场” 浙江大学硕士学位论文 特性基本相同。＿4．对常用的ERT图像重建算法进行了理论分析和仿真研究，指出了它们的优缺 点。建立了新的ERT图像重建算法的数学模型，提出了一种将T i khonov正则化方 法和代数重建算法（ART相结合的组合型图像重建算法，研究表明该算法是一种较为 稳定的算法，具有克服测量数据波动对图像重建的影响的能力，同时仿真研究表明 该算法在一定程度上提高了图像重建的质量。
赵海针[2]2011年在《基于软场特性的ERT图像重建算法的研究》文中认为电阻层析成像(Electrical Resistance Tomography,ERT)是一种基于电导率敏感机理的过程层析成像技术,以其非辐射、非侵入、响应速度快、结构简单、成本低、适用范围广、安全性能好等优点,成为目前过程层析成像技术发展的主流和研究热点,具有广泛的工业应用前景,但目前还主要集中在实验室研究阶段,距离工业化的大规模应用还有很大距离。因此,性能良好的图像重建算法及仿真环境对电阻层析成像工业化研究具有十分重要的意义,本文主要针对图像重建算法及ERT仿真软件等方面作了深入的研究,论文主要研究工作如下:1.建立了ERT系统仿真软件,利用该软件可以方便地设置圆形管道、电阻传感器以及流型分布的参数,进行电阻层析成像的正问题求解和逆问题图像重建算法的研究;2.根据多相流系统检测技术的特点指出了该技术的发展趋势及其在工业应用方面的重要研究意义,通过对比当前流行的几种过程层析成像技术,指出了电阻层析成像技术在过程层析成像领域的无损检测以及非侵入检测等相关方面的优越性;3.以12电极电阻层析成像系统为研究对象分析电阻层析成像系统构成,针对目前电阻层析成像的发展现状对其未来的发展做了宏观上的展望,通过分析电阻层析成像系统的特点,给出了代数神经网络算法在电阻层析成像系统图像重建中的优势;4.提出将一种新型的神经网络图像重建算法运用到电阻层析成像系统的图像重建过程中,并对该方法进行改进,针对电阻层析成像图像重建算法的欠定性问题,将整个敏感场分布划分为六个子系统,划分后的网络降低了原始网络的规模,在算法的训练速度和成像质量特别是在流型辨识等方面有了显着的提高。
张彦俊, 陈德运[3]2009年在《代数神经网络电阻层析成像图像重建算法》文中提出两相流体具有复杂性的流动特性,图像重建的精度是两相流参数准确测量的基础。针对电阻层析成像系统存在的软场特性、强非线性和不适定性,使得重建的图像质量差、计算时间长等问题,基于代数运算的神经网络,给出了一种基于代数神经网络电阻层析成像图像重建算法。该算法通过建立代数神经网络,以测量的边界电压值作为神经网络的输入,将图像重建转变为一个严格对角占优的线性方程组的求解问题,以达到图像快速、准确的重建目的。通过实验仿真分析,该方法具有收敛速度快、代价低和误差小等特点。
黄志尧, 晏颖, 王保良, 李海青[4]2001年在《电阻层析成像传感器软场特性分析》文中认为电阻层析成像 ERT所基于的测量原理是 :在电场作用 (电流激励 )下被测区域中电阻分布的不同会导致边界电压的改变。ERT传感器测量敏感场受被测介质分布的影响 ,这一软场特性是 ERT图像重建中的主要困难之一。本文通过对电阻层析成像传感器的灵敏度分布的有限元分析 ,研究了软场特性的规律。结果表明 ,不同电阻率的介质分布对灵敏度值正负极性变化影响不大 ,而各处灵敏度值大小变化不仅与介质分布有关 ,还与该点在敏感场中的位置有关。
李英, 黄志尧, 王保良, 李海青[5]2002年在《两相流检测18电极ERT系统软场特性研究》文中研究指明电阻层析成像 (ERT)系统传感器的敏感场受被测介质分布的影响 ,这一“软场”特性是 ERT应用于两相流参数测量中的一个主要问题 .从分析多个影响灵敏场分布的因素出发 ,通过仿真实验和数据分析研究 ERT“软场”特性的规律 .研究结果表明 ,离散相介质的存在对激励电极和测量电极附近区域灵敏场的影响比较大 ,对管道中心区域的影响则比较小 .同时离散相介质所在处灵敏度的绝对值、所占区域及电导率值与连续相介质的电导率的差值越大 ,对灵敏场分布的影响也越大 .本研究为克服“软场 "问题 ,提高图像重建质量提供了依据 .
陈德运, 吴瑞芬[6]2007年在《电阻层析成像系统敏感场特性分析及仿真》文中研究表明电阻层析成像系统敏感场受多相流介质分布的影响,敏感场分布数据作为图像重建所需的先验数据必须通过理论计算的方法得到,为降低敏感场的软场误差,提高重建图像质量,对敏感场分布进行深入的分析是极为必要的。论文在分析电阻层析成像的基本原理的基础上,采用有限元的方法建立了敏感场的数学模型,通过对离散介质场域的研究,分析了影响敏感场分布的因素及规律,完成了敏感场分布计算及可视化仿真。实验证明建立的有限元模型是正确的,而且敏感场分布符合实际,运算速度在10s左右,为相关的图像重建算法提供了依据。
王湃, 汪梅, 马宪民[7]2015年在《输浆管道液—固两相流静电场特性研究》文中研究说明利用有限元方法建立了输浆管道内液-固两相流(矿浆)的静电场模型,以检测灵敏度为媒介,对液-固两相流的软场特性进行深入研究,分析了矿浆的流速、固体颗粒大小、结垢、浓度对软场特性的影响,得出了如下结论:在矿浆流速越低、矿浆固体颗粒越大和结垢层越厚时,灵敏度分布越不均匀;矿浆浓度的变化越大,对灵敏度影响越大。这一结论为输浆管道液-固两相流的可视化检测提供了技术支撑。
参考文献：
[1]. 电阻层析成像技术软场特性及图像重建算法研究[D]. 李英. 浙江大学. 2003
[2]. 基于软场特性的ERT图像重建算法的研究[D]. 赵海针. 哈尔滨理工大学. 2011
[3]. 代数神经网络电阻层析成像图像重建算法[J]. 张彦俊, 陈德运. 计算机工程与应用. 2009
[4]. 电阻层析成像传感器软场特性分析[J]. 黄志尧, 晏颖, 王保良, 李海青. 仪器仪表学报. 2001
[5]. 两相流检测18电极ERT系统软场特性研究[J]. 李英, 黄志尧, 王保良, 李海青. 浙江大学学报(工学版). 2002
[6]. 电阻层析成像系统敏感场特性分析及仿真[J]. 陈德运, 吴瑞芬. 计算机工程与应用. 2007
[7]. 输浆管道液—固两相流静电场特性研究[J]. 王湃, 汪梅, 马宪民. 工矿自动化. 2015
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