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电容层析成像系统图像重建算法研究及其软件设计的开题报告1. 研究背景与意义电容层析成像技术是一种非侵入式、无辐射的成像技术，适用于多种领域，如医学、工业、食品等。
其基本原理是将被成像物放在两个电极之间，之后在电极间施加交流电压，通过测量物体对电场的扰动来还原物体的内部分布情况。
相对于传统的X 射线成像技术，电容层析成像技术具有成像速度快、成像费用低、对被成像物体无辐射等优点。
目前，电容层析成像技术已经发展成熟，但是成像过程中的数据处理和图像重建算法仍需要不断改进。
图像重建算法是电容层析成像技术中的关键环节，其质量直接影响成像效果。
因此，本论文选取电容层析成像技术的图像重建算法为研究对象，在掌握该技术原理的基础上，设计一种高效、准确的图像重建算法，并编写对应的软件程序，以帮助工程师和研究人员更好地应用该技术。
2. 研究内容和方法（1）电容层析成像技术相关理论的学习。
包括电场的基本概念，电容层析成像仪的结构原理，成像所需数据的采集过程，以及常用的图像重建算法等。
（2）图像重建算法的研究和设计。
主要探讨电容层析成像技术中的重建算法，分析不同算法的优点和不足，并提出一种新的、高效、准确的图像重建算法。
（3）算法程序的实现与调试。
设计并编写一种符合研究成果的图像重建算法程序，验证算法的准确性和效率，同时探讨该程序在不同硬件上的运行效果。
3. 预期结果在本文工作的基础上，预期能够取得以下研究成果：（1）深入理解电容层析成像技术的原理和常用的图像重建算法。
（2）提出一种新的、高效、准确的图像重建算法。
（3）完成对该算法程序的编写和调试，为电容层析成像技术的应用提供便利。
4. 论文结构安排本论文将分为以下几个部分：第一章：绪论，主要介绍本研究的研究背景、目的、内容和方法。
第二章：电容层析成像技术，介绍电容层析成像技术的相关理论、原理和结构，以及成像所需的数据采集过程。
第三章：电容层析成像技术中的图像重建算法研究，分析常用的图像重建算法，提出一种新的算法，详细讨论算法的设计和实现。
12电极电容层析成像系统的设计孟宪永;杨晓光【摘要】电容层析成像技术(ECT)是基于电容敏感原理的过程层析成像技术(PT).它可进行多相流的相浓度、流型、流量等参数的在线测量,是目前最具发展前景的多相流参数检测方法.本文以12电极电容层析成像系统为研究对象.主要介绍一种基于交流激励型的电容层析成像的C/V转换电路,并分析了该电路的工作原理.该电路能抑制杂散电容的干扰,能测量微小电容的变化,具有抗干扰能力强,稳定性好和较小的漂移等特点.【期刊名称】《机电产品开发与创新》【年(卷),期】2011(024)004【总页数】3页(P132-134)【关键词】电容层析成像;转换电路;ECT基本原理【作者】孟宪永;杨晓光【作者单位】唐山民和科技有限公司,河北唐山063000;河北工业大学电气工程学院,天津300130【正文语种】中文【中图分类】TB470 引言电容层析成像ECT（Electrical Capacitance Tomography）技术是一项于20世纪80年代提出的过程成像新技术。
该项技术是目前公认的最具发展前景的多相流检测技术之一 [1～4]，它具有结构简单，响应速度快，采用非侵入式等特点。
到目前为止，ECT系统中有多种电容检测方法，本文介绍了基于交流激励的电容测量电路，并对电路工作原理进行了重点介绍，同时着重分析了CMOS开关的导通电阻和杂散电容对整个电路的影响。
1 ECT基本原理及组成ECT测量原理是：多相流体各分相介质具有不同的介电常数，当各相组分浓度及分布发生变化时，会引起多相流混合体等价介电常数的变化，从而使测量电容值随之发生变化，电容值的大小反映多相流介质相浓度的大小和分布状况。
电容层析成像系统主要由电容传感器、数据采集系统、成像系统等三部分组成。
ECT系统的总体组成框图如图1所示。
整个系统的工作原理：信号发生器产生的正弦激励信号经CMOS模拟开关作用于传感器极板，极板在控制电路作用下，选择其中任意2极板分别做激励电极和检测电极，交流C/V转换电路把此电容信号转换成与之相对应的交流电压信号，然后通过放大电路对C/V转换电路输出的交流电压信号进行放大，放大后的电压信号经相敏解调电路及滤波电路后转变为直流电压信号[5～7]。
电阻层析成像系统设计的开题报告
一、选题背景及意义
电阻层析成像是一种非破坏性的成像技术，可以用于材料的缺陷检测和结构分析。
该技术以物体的电阻率差异为基础，通过在物体表面或内部施加电流，然后通过检测
相应的电压分布来重构物体内部的电阻率分布，从而得到物体的三维图像。
目前，电阻层析成像技术已经广泛应用于医学、材料科学、工业领域等多个领域。
例如，在医学领域中，它可以用于乳腺癌早期检测和诊断等。
在材料科学领域中，它
可以用于检测材料的裂纹和缺陷等。
因此，研究和设计一种高效可靠的电阻层析成像系统具有重要的意义和应用前景。
二、研究内容和方法
本课题旨在设计一种基于模拟信号的电阻层析成像系统。
具体而言，研究内容包括以下几个方面：
1、建立电阻层析成像系统的模型和基本原理，并对其性能进行分析和评估；
2、设计并制作合适的电极系统，以实现对物体表面的电流施加；
3、设计并制作适当的电压检测系统，以检测物体表面的电压分布；
4、根据测量结果进行数据采集和处理，并利用成像算法对物体内部的电阻率分
布进行重构。
该研究将主要采用实验和仿真相结合的方法，通过建立仿真模型和实验系统相结合的方法，验证所设计的电阻层析成像系统的可行性和有效性。
三、预期成果
1、所设计的电阻层析成像系统可以较好地实现物体内部电阻率分布的重构；
2、所设计的电阻层析成像系统具有较高的重构精度和可靠性，具备良好的市场
前景。
电容测量电路设计实验报告实验名称：电容测量电路设计实验目的：1.学习电容测量电路的工作原理；2.掌握基于RC电路的电容测量方法；3.设计并实现一个实用的电容测量电路。
实验仪器和材料：1.信号发生器2.示波器3.电容器4.电阻5.多用电表6.面包板7.电源线8.电阻器9.连接线实验原理：电容测量电路一般采用RC电路，即由电阻和电容器串联组成。
电容器具有充电和放电的特性，当电容器被充电或者放电过程中，电容器两端的电压随时间变化满足指数函数的特点。
通过测量电容器两端的电压变化情况，可以得到电容器的电压与时间的关系，从而计算出电容器的电容值。
实验步骤：1.将电容器连接到面包板上；2.将信号发生器连接到电容器的一个端口上，设置成方波输出，并调整频率和幅度；3.将电容器的另一个端口通过电阻连接到接地点；4.将示波器的探头分别连接到电容器两端口，调整示波器的触发和扫描范围；5.打开电源，调整信号发生器的频率和幅度使得示波器上观测到完整的充放电波形；6.分别测量充电过程和放电过程的时间间隔和电压，计算电容值。
实验结果：通过测量得到的数据计算出电容值为C=5μF。
实验讨论：1.实验过程中是否受到了温度、湿度等环境因素的影响；3.实验结果与理论值的比较，是否符合预期。
实验结论：本实验通过设计并实现一个基于RC电路的电容测量电路，成功地测量出了所使用电容器的电容值为C=5μF。
实验过程中可能会受到温度、湿度等环境因素的影响而引入一定误差，可以通过改进电路设计和采用更精确的测量仪器来减小误差。
实验结果与理论值基本符合，验证了所设计电容测量电路的准确性和可靠性。
毕业设计（论文）开题报告题目名称：基于微处置器的电容电感测试系统的设计目录1课题研究意义和u 的 (1)2国内外该方向研究现状及分析 (1)3系统整体方案论证 (1)方案比较 (1)方案论证 (2)4系统硬件设ii (2)系统电路方框图及说明 (2)RC测量电路 (3)电容三点式振荡电路 (4)各部份测试电路 (4)5系统软件设计 (5)主程序流程图 (5)测量子程序流程图 (6)6实施计划..................................................................... •• (7)7系统拟解决问题 (7)8主要参考文献 (7)「课题研究意义和目的H前，随着电子工业的进展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用范围也逐渐普遍起来，在应用中咱们常常要测定电阻，电容，电感的大小。
另外，随着测量技术的飞速进展和人们对电参数的测量精度要求的提高，□前教学实验中普遍采用的数字式万用表已不能知足测量要求，因此设计靠得住，安全，便捷，测量精度更高的电阻，电容，电感测试仪具有普遍的利用价值和应用前景。
在口前的生产制造业中，与传统的手动交流电桥相较，数字LRC阻抗测量仪因其测量性能稳固靠得住，无需进行反复的、复杂的手动平衡,还能够减少测量误差和结果计算，故已被愈来愈多地被应用于交流阻抗参数的测量。
要保证LRC阻抗测量仪测量准确度,对其性能的考核就显得尤其重要。
2.国内外研究现状及分析现今电子测试领域，电阻，电容和电感的测量已经在测量技术和产品研发中应用的十分普遍。
国内外电阻、电容和电感测试进展已经好久，方式众多，常常利用测量方式如下。
1.电阻测量依据产生恒流源的方式分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。
比例运算器法测量误差稍大，积分运算器法适用于高电阻的测量。
2•传统的测量电容方式有谐振法和电桥法两种。
前者电路简单，速度快，但精度低；后者测量精度高，但速度慢。
多相流的电容层析成像图像重建研究的开题报告
本研究的题目是基于多相流电容层析成像的图像重建研究，旨在探索一种新的多相流成像技术，以解决传统成像技术在测量多相流体系中存在的限制和缺陷。
目前在多相流测量中，成像技术发挥着重要的作用，其中电容层析成像技术被广泛应用。
电容层析成像利用电极将测量区域分解为一系列小区域，随后测量每个区域中的电容值，以此来反映流体的物理性质。
但是，在多相流体系中，由于不同液滴、气泡、固体颗粒等存在于同一测量区域，成像结果往往非常复杂，难以被准确解释。
为了解决这一问题，本研究将探究并优化电容层析成像技术，使其适用于多相流测量。
具体来说，本研究将通过改进电极设计和信号处理算法等方法，优化电容层析成像技术的测量精度和信噪比，从而实现对多相流测量的高精度、高分辨率成像。
该研究的研究对象是电容层析成像技术在多相流测量中的应用，研究方法主要包括实验室实验、数值模拟和数据分析等。
预计的成果包括多相流电容层析成像重建技术的设计、优化和验证，并通过实验验证其成像效果和精度。
本研究的成果将有助于提高多相流测量的精度和可靠性，对于工业生产以及环境保护等领域具有重要的应用价值。
总之，本研究旨在探索一种新的多相流成像技术，以优化电容层析成像技术在多相流测量中的应用，从而实现高精度、高分辨率的图像重建。
该研究具有重要的研究意义和应用价值，可以为多相流测量领域的发展做出一定的贡献。
第1篇一、实验目的1. 了解层析成像的基本原理和操作方法。
2. 掌握层析成像在物质成分分析中的应用。
3. 通过实验，提高动手操作能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理层析成像是一种利用不同物质在固定相和流动相中溶解度差异，将混合物中的组分分离、分析的技术。
根据层析技术原理，可分为以下几种类型：薄层层析（TLC）、气相层析（GC）、高效液相层析（HPLC）和凝胶渗透层析（GPC）等。
本实验采用薄层层析（TLC）技术，利用不同物质在固定相和流动相中的溶解度差异，将混合物中的组分分离。
通过观察和比较不同组分在固定相上的迁移距离，可以分析出混合物中各组分的含量。
三、实验材料与仪器1. 仪器：薄层层析板、微量注射器、展开槽、铅笔、尺子、紫外灯、显色剂等。
2. 材料：待分离的混合物、固定相（硅胶）、流动相（正己烷）、显色剂（碘蒸气）等。
四、实验步骤1. 准备薄层层析板：取一张薄层层析板，用铅笔在距离一端1cm处划一条起始线。
2. 点样：用微量注射器吸取待分离的混合物，滴加在起始线上，每次滴加量约为1μl，重复3-5次，每次间隔2-3cm。
3. 展开层析：将薄层层析板放入展开槽中，加入适量流动相，使液面距离薄层层析板表面约1cm。
静置一段时间，待流动相自然展开至适当位置（约2-3cm）。
4. 显色：取出薄层层析板，用铅笔在流动相前沿处划一条线，将薄层层析板放入紫外灯下观察，观察各组分的迁移距离。
5. 分析结果：根据各组分的迁移距离，计算各组分的相对含量。
五、实验结果与分析1. 结果：通过实验，观察到混合物中各组分的迁移距离，并计算出各组分的相对含量。
2. 分析：根据实验结果，分析各组分的性质，推测混合物的成分。
六、实验讨论1. 实验过程中，应注意控制滴加量，避免过多或过少。
2. 展开层析过程中，应确保薄层层析板与展开槽内壁垂直，以防止流动相沿壁面上升。
3. 显色时，应在紫外灯下观察，以确保观察结果准确。
一种新型的电容层析成像探测器系统研究与设计的开题报告一、选题背景及意义电容层析成像（Capacitive Image Reconstruction, CIR）是一种基于电容变化的成像技术，利用离散的电容测量为基础对被测目标进行成像，具有能耗低、成像速度快、非接触性等优点。
近年来，由于该技术在医学成像、工业检测、机器人视觉等领域的应用价值越来越明显，因此在科学界和工业界受到了广泛关注。
目前，国内外学者对于电容层析成像技术的研究已经有了许多成果，但是现有的电容层析成像探测器系统还存在着成像精度较低、测量范围有限、成本较高等问题，因此如何提高电容层析成像探测器系统的测量精度和成像分辨率，使其实用化程度更高，成为目前该领域需要解决的难题。
二、研究目标本课题旨在研究一种新型的电容层析成像探测器系统，以提高其测量精度和成像分辨率，实现其在医学成像、工业检测、机器人视觉等领域的广泛应用。
三、研究内容和方法（1）电容层析成像原理和技术的研究。
通过对电容层析成像的理论模型和成像算法的研究，分析其在理论上的优势和不足，为研制新型探测器系统提供基础理论支持。
（2）设计一种新型电容层析成像探测器系统。
设计一种基于电容层析成像原理的新型探测器系统，通过对探测器电路的改进和设计，提高其测量精度和成像分辨率。
（3）基于MATLAB平台的系统仿真和实验验证。
利用MATLAB软件对设计的探测器系统进行仿真模拟和成像实验，分析系统的性能指标和成像效果。
四、预期成果和创新点本课题重点在于设计一种新型的电容层析成像探测器系统，预计可实现以下几个创新点：（1）利用精密电容传感器替代传统的电容板，提高测量精度和成像分辨率。
（2）基于小信号放大技术设计电路，提高电容测量信号的有效性和抗干扰能力。
（3）引入深度学习算法，优化成像算法，提高图像质量和精度。
本研究的成果将可应用于医学、工业、机器人视觉等领域，实现更精细、更准确的成像效果，提高电容层析成像技术的应用价值和市场竞争力。
电容层析成像中不适定问题的正则化解法研究的开题报告一、选题背景电容层析成像（Capacitance Tomography, CT）是利用电容成像原理，通过在对象内部的电极上施加交流电场，通过测量感应电容的变化，从而反演图像的一种无损检测技术。
CT技术的应用领域广泛，包含智能制造、化工、食品、环境等多个领域。
然而，CT成像涉及到大量非线性运算、正演矩阵的求解及反演过程，这些问题都给估计重建带来了较大的不确定性和误差，导致成像结果产生偏差。
此外，噪声干扰、分辨率和复杂形状对象的重建都是不可避免的问题。
因此，对于电容层析成像中不适定问题的正则化解法的研究成为了目前相关领域的热门研究方向。
二、研究目的和意义在电容层析成像中，由于测量数据有限，造成反演结果不唯一，即存在多种可能性，从而使得反演的过程存在不适定性问题。
解决反演过程中的不适定性问题并提高测量数据前处理的方法，是不断完善和提高CT重建精度及应用的核心。
因此，本研究旨在探索电容层析成像中不适定问题正则化解法，并运用该研究成果提高CT技术的重建精度和应用推广。
三、研究内容和方法3.1 理论研究（1）研究电容成像的基本原理及反演过程中的不适定性问题（2）对反演过程中的正则化算法进行系统研究、分析和比较3.2 实验研究（1）搭建电容层析成像实验平台，制作多种结构物进行实验测试（2）运用电容层析成像技术，采集实验数据（3）利用反演算法对数据进行处理并重构出结构物图像（4）利用不同的正则化算法对结果进行比较分析四、预期结果及其意义（1）在电容层析成像技术中研究正则化算法，优化数据反演过程，提高成像重建精度。
（2）建立电容层析成像的实验平台，实验验证不同算法的优缺点，为算法的改进提供理论支持。
（3）基于研究成果，重构出高精度的CT图像，为电容层析成像的推广应用提供技术支撑。
总之，本研究的目的是利用正则化算法解决电容层析成像数据反演过程中的不适定性问题，以提高电容层析成像的应用价值。
基于DSP的电阻层析成像系统研究的开题报告1. 研究背景电阻层析成像是一种无损检测技术，通过分析物体内部的电阻分布来绘制出物体的内部结构。
在医学成像、工业无损检测等领域有着广泛应用。
传统的电阻层析成像系统通常采用模拟电路实现，难以满足高速、高精度成像的需求，因此研究基于数字信号处理器（DSP）的电阻层析成像系统具有重要意义。
2. 研究目的本研究旨在设计一种基于DSP的电阻层析成像系统，实现高速、高精度的成像，探索数字信号处理技术在电阻层析成像领域的应用。
3. 研究内容（1）系统设计：设计基于DSP的电阻层析成像系统包括硬件和软件两部分，硬件部分包括电极采集模块、信号调理模块和DSP主控板，软件部分包括数据采集和处理、图像重建等模块。
（2）信号处理：研究电阻层析成像中的信号处理算法，包括信号采集、滤波、放大、数字化等处理步骤，探索优化算法提高成像质量和速度。
（3）成像实验：对不同测试样品进行电阻层析成像实验，评估系统的成像效果和性能，验证系统的可行性和实用性。
4. 研究意义研究基于DSP的电阻层析成像系统，可以探索数字信号处理技术在电阻层析成像领域的应用，为提高成像质量和速度提供技术支持。
该技术在医学成像、工业无损检测等领域具有广泛应用前景。
5. 研究方法（1）文献调研：通过查阅相关文献，了解电阻层析成像的基本原理和信号处理算法，为系统设计提供参考。
（2）系统设计：根据研究目标和文献调研结果，设计基于DSP的电阻层析成像系统，包括硬件和软件两部分。
（3）信号处理算法研究：设计信号采集、滤波、放大、数字化等处理算法，探索优化算法以提高成像质量和速度。
（4）实验验证：选取不同测试样品进行电阻层析成像实验，评估系统的成像效果和性能，验证系统的可行性和实用性。
6. 研究进度安排第1-2个月：进行文献调研，了解电阻层析成像的基本原理和信号处理算法。
第3-4个月：设计基于DSP的电阻层析成像系统，包括硬件和软件两部分。
毕业设计开题报告电子信息工程电容层析成像技术测量电路的设计1、选题的背景、意义过程成像(PT:PROCESS TOMOGRAPHY)技术是近年来才发展起来的一种两相或多相流测量技术,其优点是利用被测物体外部的检测信息,获得被测物体内部变化∕高速流状态。
过程成像经常使用特殊方法设计的探测器,通过非侵入式的方法取得被测两相流或多相流介质的场(如电磁场)信息,可以根据场的信息和被测物体的作用原理,应用数学的方法重建两相流或多相流在管道内或反应装置的内部的横截面上的动态分布的情况。
在我们日常生活中，过程成像可用于研究化工、石油等各种固体、气体的物料输送管道中的气或固两相流和气或固或液多相流得流态化、反应、扩散以及混合等动态过程,以监控反应器中气泡的分布和大小以及反应器中气泡的破碎和合并等过程；通过工业过程中的建立的模型,研究反应器中反应速率、质量传递以及热量传递的关系,提高反应器的选择性、转化率以及安全性等[1]。
电容层析成像技术（ECT）是医学CT技术在工业流动过程上的改革与发展，是目前用来解决多相流参数测量难度大的最新手段。
ECT(Electrical Capacitance Tomography)是在应用于多相流参数检测的一种新型技术,原理是依靠检测非导电物场内介质分布变化引起的电容值的变化,通过某种图像重建算法来反演物场内的介质分布,从而实现对两相流参数的测量。
工业过程成像技术中，电容的成像技术（ELECTRICAL CAPACITANCE TOMOGRAPHY,简称ECT）以它廉价、高速和非辐射等特点，在近十几年来获得很大发展[2]。
其实，早在二十世纪八十年代中期，以英国曼彻斯特理工大学BECK M S教授为首的研究小组就已经提出了“流动成像”（FLOW IMAGING）得概念，并研制成功了8电极的电容成像系统。
在国外，美国能源部MORGANTOWN研究中心几乎与BECK的研究小组同时发明出了一种在线监测流化床中空隙率分布的16电极电容的成像系统（CAPACITANCE IMAGING SYSTEM,简称CIT），该系统可用于对流化床内物料密度三维分布地监测。
电容成像的技术应用于工业上的多种需要进行多相流监测的场合，比如，气∕固、气∕液、火焰等监测[3]。
但目前ECT系统的测量精度、重建图像质量、速度还不尽人意。
为满足电容层析成像系统对电容测量的相当苛刻的要求，用来对电容进行测量的电容/电压转换电路设计成为难点[3]。
本文具体分析了电容测量的问题，在研究多种电容测量电路的基础上，提出了较高精度的电容/电压转换电路。
2、相关研究的最新成果及动态为了提高层析成像的成像系统的临时性、测量准确度和图像的品质,多机理、多模型的层析成像技术将是未来发展的一大主流,也就是对同一系统采用两种或两种以上的成像技术对其进行同时监测,通过增添信息量以扩展系统的适用范围和测量准确度。
在国外，英国大学已初步建立起了ECT、ERT和超声成像多模态测量装备,同时开展多相流的测量实验。
而在国内方面,天津大学开展起了“ECT/ERT电阻抗双模态层析成像”的研究,并取得了一定的成果[4]。
ECT系统用电容测量电路的研究已取得重要进展。
有两类能抑制杂散电容的电容测量电路最为常用：一类是直流充放电电容测量电路；另一类是交流法电容测量电路.直流充放电电容测量电路典型分辨率是0.3fF。
它的优点是抗杂散电容、电路简单、成本低。
它的缺点主要是采用直流放大有漂移以及cmos开关的电荷注入效应影响了充电放电C-V电路的性能,使得电路的抗杂散性能下降。
交流法电容测量电路被公认最好的一种。
因为它克服了直流冲/放电型所固有的缺点,比如受注入电荷影响、直流漂移,灵敏度较低等。
可抑制杂散电容,低漂移、高信噪比[5]。
由于电容成像系统电容传感器不同极板组合之间的电容值通常在 1.0pF以下，属于微电容测量范围，因此要求测量电路具有以下几方面得特性[6]：（1）首先要求抗分布电容能力。
电容传感器各电极和屏蔽罩之间以及用于连接电极和测量电路的同轴电缆与“地”之间均存在分布电容，他的量值通常在几十到上百pF，远远大于了被测电容值，因此为了准确测出被测电容值，测量电路必须具有克服分布电容影响的能力。
（2）然后也要求做到大量程及高灵敏度。
电容传感器任意两个极板组合构成一个两端子的电容，并且相邻极板之间和相对极板之间的电容值相差较大，在相邻极板之间最大电容的变化值可达上百pF，但相对极板间最大电容变化值只有几pF，因此测量电路应具有高灵敏度及较大量程。
（3）同时要有低漂移和高信噪比。
工业现场往往具有较强环境噪声，因此要求测量电路具有较低的漂移和较高信噪比，使整个系统具有好的稳定性。
（4）最后要有电容层析成像系统的应用对象通常为快速变化的工业过程，为保证实时性，测量电路必须具有较快的响应速度。
目前的电容成像微电容测量的方法包括其充放电法、有源差分法、交流法等等。
其中充放电法和有源差分法电路结构较简单，但电路稳定性不好，信噪比也较低；交流激励方法由于信噪比和稳定性都较高，目前在电容成像中应用较多[7]。
由于过程成像技术的非侵入式的动态检测特点和潜在的应用前景,在国外，欧洲过程成像研究小组开始从1992年起每年召开一次题为ECAPT(the European ConcertedAction on Process Tomography)地会议,其目的在交流最新研究成果,探讨过程层析成像技术的发展方向[8]。
过程成像的技术研究,旨在研发新一代智能化实时检测系统,将工业过程动态信息与流体动力学模型相结合,建立更加符合实际工艺的过程模型,更进一步得优化工业过程结构和参数设计,以改进工艺的过程和提高生产效率和生产安全性[9]。
3、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标（1）研究内容1、对 ECT系统的基本构成、发展现状以及存在的一些问题进行了解，分析其工作原理；2、发现电容测量中存在的主要问题，研制出高精度的电容电压转换电路，分析其电路的抗杂散电容的效果，在实验的基础上优化电路；3、设计ECT数据采集系统硬件控制电路，并对其中的主要部分的组成进行实验；4、对ECT系统进行静态特性、灵敏度和线性的实验，进行分析，对结果进行比较。
（2）研究方法电容层析成像(Electrical Capacitance Tomo2graphy,ECT)的技术的基本原理是:位于管道内部的两相流,其各相介质具有不同的介电常数,两相流在流动时,各相其含量和其分布不断变化,引起两相流体复合介电常数的变化,电容传感器将获得的测量数据反映出整个管道截面上介电常数的分布情况,这些数据被反应到计算机，并且通过某种图像重建算法,可以得到被测对象在该管道截面上的分布的图像[10]ECT系统框图图像1是电容成像系统的一个示意图，他是一个典型的电容成像系统它包括电容传感器阵列、测量及数据采集电路、成像计算机三大部分。
他的基本原理是在流体流动的管道沿管道外部均匀地粘贴一些电容极板，使任意两个极板均可组成一个两端子得电容。
管道内两相流动介质的不同相分布会引起电容极板间介电常数变化，从而实现改变电容值的大小[11]。
事实上，各对极板间的电容值包含了与分布有关的信息，并且，通过测量不同极板组合间的电容值并将送入计算机按一定的算法进行图像重建，就能够得到管道截面上的相分布的图像。
本文只对电容传感器阵列、测量及数据采集电路两部分进行研究[12]。
1、电容传感器阵列以典型的8电极电容传感器层析成像系统为研究对象，传感器主要是由绝缘管道、检测电极和屏蔽电极三部分构成。
绝缘管道一般采用陶瓷管，检测电极一般由铜箔构成。
屏蔽电极主要由屏蔽罩和径向电极组成，屏蔽罩一方面可抑制外界电场的干扰，另一方面可防止屏蔽罩之外空间的物质的介电常数发生变化影响量电容值[13]。
电容极板 6 7绝缘填充材料外屏蔽罩传感器截面图2、数据采集电路电容层析成像的数据采集系统包括多通道的数据采集控制，电容/电压（C/V）转换，A/D转换及通讯接口等。
其中电容/电压(C/V)转换电路的设计是最关键也是最困难的。
用于成像的数据就是由该系统采集并传输给计算机的，成像的准确性在很大程度上依赖于数据采集系统的准确性[14]。
数据采集系统（3）研究难点ECT技术以其具有的非侵入、结构简单和成本低等优点,只要求各相介质具有不同的介电常数,都可以应用到该技术。
但是目前状况下仍存在着以下的主要问题[15]:首先，微小电容检测灵敏度及抗干扰性要求高；其次，电容测量的“软场”问题,即敏感场分布受被测介质分布的影响；再次，在管壁上安置极板的数量受极板面积的限制,从而使得到的独立电容的测量数据(即投影数据)有限。
一般在一个ECT系统中，主要还有以下3个方面的杂散电容[16]。
1、用于极板阵列控制电路的CMOS开关的耦合电容；2、电容极板和电容测量电路之间的连线电容；3、极板和接地屏蔽之间的电容；以上3个方面加起来的杂散电容大于需被测的本体电容。
因此需要一个强抗杂散电容的测量电路。
（4）预期目标1、对 ECT系统的基本构成、发展现状以及存在的一些问题进行了解；2、分析ECT系统各部分的工作原理；3、发现电容测量中存在的主要问题，分析其电路的抗杂散电容的效果；4、研究多种电容测量电路的基础上，提出较高速的电容/电压转换电路；5、设计ECT数据采集系统硬件控制电路，并对其中的主要部分的组成；6、对ECT系统的静态特性、灵敏度进行分析。
4、研究工作详细进度和安排2011.12-2010.12.07 完成毕业设计的文献检索、资料查阅；2010.12.10-2011.01.10 完成外文翻译、文献综述；2010.01.11-2011.02.27 完成毕业实习及实习报告，开题报告；2011.02.27-2011.05.02 完成毕业设计的最后细节要求；2011.05.02-2011.05.25 完成毕业论文的评阅和答辩前的准备工作；2011.05.27-2011.05.29 完成毕业答辩。
5、参考文献[1] 赵进创,傅文利,张锦雄,梁家荣. 电容层析成像系统传感器设计新方法[J]. 工业仪表自动化装置，2004.[2] 徐巧玉.电容层析成像系统关键问题的研究[D]：[硕士学位论文]. 哈尔滨：哈尔滨理工大学，2004.[3] 余金华. 电阻层析成像技术应用研究[D]：[博士学位论文] .浙江杭州: 浙江大学, 2005.[4] 周守军,唐杰,郭敏.电站锅炉一次风粉在线监测系统关键部件的研究[J]. 节能技术，2006 年9 月,第5 期.[5] Jianxin Ren, Fangqin Li1 Low2NOx CombustionTechnology of China and Staged Combustion [ A ] ,2003 ICEE, 20031 445 ～4471.[6] Douglas J1 Smith1 Ladwp Lowers Emissions WhileAdding Capacity [J]. Power E ngineering , 2002 ,J un : 35～381[7] 张辉.锅炉风粉在线监测系统在火力发电厂中的应用[J].中国仪器仪表. 2006 年第4 期.[8] 毛健雄等. 煤的清洁燃烧[M]. 北京: 科学出版社, 19981 87～891.[9] 车刚, 苗长信, 等. W 型火焰锅炉的燃烧机理及应用介绍[J]. 山东电力技术, 2002(4): 39～41.[10] 王运明. 引进型W 型火焰锅炉的技术特点及运行分析[J]. 华中电力, 2002, 16(4): 62～64.[11］颜华.电容层析成象技术及应用[J].工业仪表与自动化装置，1999(3)：22-25 [12］黄松明.层析成象技术在过程检测中的应用[J].清华大学学报，1989,29(4):98-105[13］徐苓安.电层析成象技术在生产过程中的应用[J]东北大学学报，2000,21(7):1-5[14］郑伟军,王保良,黄志尧,等.高速ECT的数据采集系统设计[J].仪器仪表学报,2008,29(9):1883-1887.[15］王保良,黄志尧,李海青.新型电容层析成像数据采集系统的研制[J].仪器仪表学报,2001,22(3):425-427.[16］王雷,王保良.电容传感器新型微弱电容测量电路[J].传感技术学报，2002，12（4）:273-277.。
