柔性激励ECT数据获取系统.pdf

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1、2013正仪表技术与传感器2013第2期InstrumentTechniqueandSensorNO．2柔性激励ECT数据获取系统张佩宇，姚金杰，刘琪芳，韩焱(中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051)摘要：针对不同结构形状的电容传感器进行快速设计电容层析成像(ElectricalCapacitanceTomography，ECT)系统的工程需求，提出了一种柔性组合激励的ECT系统方案。重点介绍了一种基于交流激励模式下的柔性16路ECT数据获取系统的激励源及组合式阵列开关等前端系统，该系统可实现1对l

2、5，2对14的柔性切换，更改ROM可以实现3对13，⋯，8对8的柔性切换。并进行了验证，结果表明该实验系统满足柔性ECT系统对其数据获取系统前端的需求。关键词：电容层析成像；交流激励法；柔性激励；阵列开关中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1002—1841(2013)02—0091—04FlexibleIncentiveDataAcquisitionSystemBasedonECTZHANGPei—yu，YA0Jin-jie，LIUQifang，HANYan(NationalKeyLaboratoryof

3、ElectronicTestingTechnology，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Accordingtotheengineeringdemandfordifferentstructureandshapeofthecapacitancesensorforarapiddesignofelectricalcapacitancetomography(ECT)system，thispaperproposedasolutionofflexiblecom

4、binedincentiveECTsystem．Itfo—cusedonthefrontendofaflexible16一channelECTdataacquisitionsystembasedoncommunicationmodeexcitationsuchasdrivesourceandcombinedarrayswitch，thesystemcanrealizetheflexibleswitchon1to15，2to14，andchangingtheROMcanrealizetheotherflexiblesw

5、itchsuchas3to13，8to8．Anditverifiesthat，theresultsshowthattheexperimentsystemcansatisfytheflex—ibleECTsystemforthedemandonthefrontendofitsdataacquisitionsystem．Keywords：electricalcapacitancetomography；AC—based；flexibleincentive；arrayswitch0引言电极及绝缘管壁4个组件。下面结合图1阐述

6、柔性组合激励电容层析成像技术是由曼彻斯特理工大学提出的一种新型ECT方案。计算机层析成像技术，具有成本低、速度快、非侵人性、适用范围广和安全性好等优点-3]。现有的ECT系统多是固定式激励模式，如单电极激励模式系统J、双电极激励模式系统、多电极激励模式统J，无法实现一个ECT系统中的激励模式柔性可调。文中提出一种柔性组系合激励的电容层析成像系统方案，实现了基于交流激励模式下的柔性组合16路ECT数据获取前端，包括激励源设计及组合式阵列开关设计。1柔性组合ECT系统(a)方形电容传感器1．1ECT测量原理ECT技术是根

7、据被测物质不同相的介电常数不同，当各相组分分布或浓度发生变化时，便会引起被测介质介电常数发生变化，从而使测量电极对间的电容值发生变化。以这些电容测量值作为投影数据，通过图像重建算法，便可获得被测物质的分布图像”J。1．2柔性组合柔性组合激励的ECT系统方案，即在不改变系统硬件的条(b)圆形电容传感器件下，根据不同的应用环境对控制软件进行设置，完成ECT系图1电容传感器统不同激励模式的切换，即系统的激励模式可调。模式固定式ECT数据获取系统激励模式及检测模式不变，图1给出了常用的2种不同形状的8电极ECT传感如单电极激

8、励单电极检测模式，测量时，首先将0号极板作为器示意图，分别为方形和圆形，均包括测量电极、屏蔽层、径向激励电极，依次检测1—7号极板；再将1号极板作为激励电极，依次检测2～7号极板；以此类推；最后将6号极板作为激基金项目：国家自然科学基金(61171179)收稿Et期：2012—08—04收修稿日期：2012—10—28励电极，检测7号极板，得到