基于内阵列电极双模态层析成像系统设计

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2、供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要电学成像技术为广泛存在的两相流提供了有效的参数检测手段，与其它层析成像技术相比，电学层析成像具有无辐射、响应速度快及价格低廉等优势。电阻层析成像（ElectricalResistanceTomography,ERT）和电容层析成像（ElectricalCapacitanceTomography，ECT）是两种最为成熟的电学成像方法。ERT的测量对象要求流体的连续相为导电性介质，而

3、ECT的测量对象要求流体的连续相为非导电性介质，这些限制条件使得在复杂情况下，仅靠一种模式往往不能完成测量任务，如何融合ERT与ECT技术，以达到拓宽测量范围，获得更加丰富的测量信息的目的，具有极其重要的意义。本课题对ERT/ECT双模态系统的传感器结构优化及硬件系统设计等方面进行了深入的研究，主要工作和结果如下：1.基于ERT和ECT敏感场特性分析，借助物理场耦合分析软件COMSOL构建了双模态成像系统阵列电极的三维模型，结合传感器结构参数优化指标，对阵列电极进行优化，设计了一种双模态系统的内阵列电极结构，有效消除了两模态的相互影响。2.设计了

4、一套基于FPGA和DSP的16电极数字化双模态系统，可实现单模态或双模态运行。FPGA主要负责对前端电路进行逻辑控制以及信号预处理，DSP主要实现数据的转移及后处理、算法实现及与PC机通信功能。3.进行了FPGA和DSP的程序设计，以及为了方便系统调试工作，将MATLAB和DSP编程环境CCS进行无缝连接，并进行了相应的接口程序设计。4.对系统进行了通道一致性测试，并进行了静态实验以及流型实验的研究。结果表明，本系统稳定可靠、可扩展性强。最后，对双模态系统提出了进一步的改进意见。关键词：ECT/ERT阵列电极优化设计数字解调DSP/FPGAABS

5、TRACTElectricaltomographytechnologyprovidesaneffectivefieldparameterstestingfortwo-phaseflowsystem.Comparedwithothertomographytechnology,ithastheadvantagesofnon-radiant,rapidresponseandlowcost.ElectricalResistanceTomographyandElectricalCapacitanceTomographyarethetwomostdevelo

6、pedETmethodsnowadays.ERTissuitabletomeasuretheconductivemediumthatistakenasthecontinuousphaseintwo-phaseflow,whileECTissuitabletomeasurethenon-conductingmediumthatistakenasthecontinuousphase.Becauseofthesetofconstraints,Itisdifficulttoaccomplishthetargetjustuseonedetectiontec

7、hnologyundercomplicatedworkingconditions.ItisofsignificanttocombinedwithERTandECTandfusetheirmeasureddata,whichhastheadvantagesofexpandingthescopeofapplicationandacquiringmoreinformation.Inthisthesis,thesensorstructureoptimizationandhardwaredesignofthedual-modetomographytechn

8、ologyareintroducedandstudied.Themainworkandresultsareasfollows:1.Bas