论文部分内容阅读
电阻层析成像技术是基于电导（阻）敏感场机理的过程层析成像技术。根据被测场域的电特性,通过特殊设计的传感器电极以非侵入或非接触方式获取被测场域的电导(阻)率分布，进而重建出场域内部图像。电阻层析成像技术因其价格低、响应速度快、安全性能好、无损可视化测量手段，在工业和医学领域具有广阔的应用前景。在阅读大量参考文献的基础上，本文归纳总结了电阻层析成像对两相流检测技术发展的重要意义，阐明了电阻层析成像的基本原理及结构特点，描述了电阻层析成像技术的研究现状，指出其亟待解决的难点问题。根据以上分析，本文对敏感场分布计算和图像重建算法进行了深入研究，主要工作如下：首先，通过COMSOL有限元软件和Matlab软件，对圆形场域的电阻层析成像系统进行二维电场仿真。研究传感器电极和激励-测量模式的参数选择，建立电阻层析成像系统正问题的求解过程，得出场域内部电势、电场分布情况以及边界电压值等正问题信息。其次，本文基于COMSOL Script仿真软件和电势分布理论，研究快速求解电阻层析成像敏感场的计算方法，为图像重建提供有力的数据信息。最后，从分析逆问题的理论基础入手，提出一种利用Kalman滤波进行电阻层析成像图像重建的方法，并介绍了图像相关系数和图像误差两种评价指标。本文选取12电极的电阻层析成像系统为研究对象，在6种典型电导率分布的仿真实验验证下，并与线性反投影算法和Landweber迭代算法比较，得出Kalman滤波算法成像的相关系数最佳、误差最小。以此证明，Kalman滤波是一种精度高且对噪声干扰有较好鲁棒性的图像重建算法。