基于TMR的电磁层析成像系统设计

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1、国家自然科学基金重大科研仪器研制项目(61627803)国家自然科学基金面上项目(61671319)基于TMR的电磁层析成像系统设计DesignofElectromagneticTomographySystemBasedonTMR学科专业：控制工程作者姓名：王凯指导教师：王超教授企业导师：高鹏高级工程师天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年十一月摘要渣油加氢的核心设备是气液固三相流化床，采用非侵入方法测量催化剂在流化床中的分布，是深入了解和表征流化床运行状态的重要基础。电磁层析成像技术（ElectromagneticTomography，

2、简称EMT）基于电磁感应原理，现有系统主要用于具有电导率物质的空间检测且多采用线圈检测，对于改性后高磁导率催化剂检测具有局限性。因此本文提出了基于磁导率的电磁层析成像技术，可用于固相催化剂的检测，从而加深对石油加氢技术的研究。对利用电磁层析成像方法进行磁导率分布进行测量的技术和系统进行了研究主要完成了以下工作：1、在COMSOL仿真软件中建立单线圈激励EMT系统仿真模型。通过仿真确定了8线圈EMT系统激励线圈参数。通过对比线圈检测的不足及确定线圈参数下不同空间状态下各检测点磁感应强度变化范围，选定了磁传感器型号；2、根据所选磁传感器芯片手册，

3、完成了前端电路及后期信号处理电路的设计；3、搭建八线圈EMT系统，完成了系统控制编程。该系统激励检测通道可任意选择，同时激励频率可调；4、根据场量提取法和模拟扰动法搭建了灵敏度矩阵，发现通过模拟扰动法计算得到的灵敏度矩阵与真实值最为接近。选择两种常见的图像重建算法实现了基于磁导率的电磁层析成像。关键词：电磁层析成像，隧道磁电阻效应，磁导率分布，现场可编程门阵列，灵敏度矩阵，图像重建算法IABSTRACTThecoreequipmentofresidualoilhydrogenationisagasliquidsolidthree-phasef

4、luidizedbed.Itisanimportantbasistodeeplyunderstandtheoperationstateofthefluidizedbedbymeansofnonintrusivemethodtomeasurethedistributionofcatalystinthefluidizedbed.Basedontheprincipleofelectromagneticinduction,electromagnetictomographyismainlyusedforspacedetectionofconductiv

5、itymaterials,andmostofthemarecoildetection,whichisdifficulttobeusedforthedetectionofmodifiedhighpermeabilitycatalyst.Therefore,anelectromagnetictomographytechniquebasedonmagneticpermeabilityisproposed,whichcanbeusedforthedetectionofsolidcatalysts,soastodeepenthestudyofpetro

6、leumhydrogenationtechnology.Thetechniqueandsystemofmeasuringpermeabilitydistributionbyelectromagnetictomographyarestudied.1ThroughCOMSOLsimulationsoftware,asinglecoilexcitationEMTsystemsimulationmodelisestablished.Theexcitationcoilparametersofthe8coilEMTsystemaredeterminedb

7、ysimulation.Bycomparingtheshortcomingsofcoildetectionanddeterminingtherangeofmagneticinductionintensityofeachdetectionpointindifferentspaceconditionsunderthecoilparameters,themagneticsensortypeisselected.2Accordingtotheselectedmagneticsensorchipmanual,thefront-endcircuitand

8、thedesignofsignalprocessingcircuitarecompleted.3TheeightcoilEMTsystemisbuilt,andth