一、基于USB技术的电阻层析成像系统通讯方法的研究（论文文献综述）
张潍[1]（2020）在《电学/超声双模态层析成像压缩感知图像重建方法研究》文中指出层析成像技术以非侵入、非扰动的特性受到诸多关注。其中,电学、超声层析成像技术由于具有成本低、非辐射、测量范围广等优势,在工业、医学领域具有良好的应用前景。但是,在电学、超声层析成像技术的图像重建过程中,由于敏感原理所固有的非线性、非适定性的问题,造成重建图像的空间分辨率低、实时性差,难以满足实际应用的需求。因此,提高电学、超声层析成像方法的图像重建精度和实时性,对其在工业生产过程和医疗监测中的应用具有重要意义。研究工作以电学模态研究中大量开展的电阻层析成像技术（Electrical Resistance Tomography,ERT）和超声模态研究中广泛采用的超声透射层析成像技术（Ultrasonic Transmission Tomography,UTT）为具体研究对象。针对ERT由于图像重建的空间分辨率低、实时性差;UTT存在明显的稀疏性,常用的图像重建结果存在较严重伪影和较大形状误差;ERT与UTT双模态图像重建时,由于不同测量模态所采用的物理敏感场背景不同,不同模态信息具有不同量纲,导致难以实现双模态信息的有效融合、双模态重建图像质量低等问题。在充分讨论ERT、UTT所获得的有效信息基础上,对基于压缩感知理论的图像重建方法进行了深入的研究。具体的研究工作包括:（1）在总结、分析层析成像技术的研究背景,分析、提炼压缩感知理论特点的基础上,以ERT和UTT为代表的电学和超声层析成像技术为研究对象,针对重建图像的空间分辨率低、实时性差的问题,根据电学和超声两种模态的敏感场对被测介质的不同敏感性特性及两种敏感场的分布和被测信息互补等特点,从双模态物理模型出发,推导出双模态统一数学模型,证明了双模态成像方法融合的可行性。采用基于压缩感知理论的图像重建方法,将电学与超声双模态进行有效融合,可有效提升ERT、UTT的测试敏感范围、提高成像质量,实现ERT与UTT的双模态信息级融合成像。（2）基于压缩感知理论的线性优化方法,针对电阻层析成像中的非适定性问题,在对正交匹配追踪（Orthogonal Matching Pursuit,OMP）算法所具有特点和影响图像重建效果的因素进行分析基础上,提出改进正交匹配追踪（Modified OMP,MOMP）算法。通过对MOMP算法加入迭代次数自适应与解集连续性约束,使之适合于ERT逆问题求解。为验证MOMP算法在实测数据中的表现,以不同分布的ERT实验数据为基础,对MOMP算法与非迭代类算法、迭代类算法实现的ERT重建图像结果进行对比实验。实验结果表明,MOMP算法的图像重建质量较其他常用算法有明显提高,图像重建速度比迭代类算法更快。在实现MOMP算法的基础上,以提高ERT图像重建的实时性为目的,进一步提出ERT压缩采样策略,可以在牺牲少量成像精度的前提下,获得大量的成像实时性提升。（3）基于压缩感知理论的非线性优化方法,针对ERT图像重建过程非线性的问题,在将ERT图像重建过程的特点总结成优化方法的目标函数的基础上,将ERT图像重建问题转化为非线性多目标优化问题,并通过同伦方法进行非线性多目标优化问题求解,提高求解过程的收敛性、降低收敛过程对初值的敏感程度。采用模型测试的图像重建实验证明,非线性压缩感知图像重建算法的成像结果与常用ERT重建算法成像结果相比,图像质量参数有了明显提升。（4）基于压缩感知理论的稀疏求解方法,针对超声透射层析成像中LBP算法、ART算法的图像重建结果分辨率较低、伪影较大、形状误差较大的问题,提出稀疏正交匹配追踪（Sparse OMP,SP-OMP）算法。SP-OMP算法利用UTT所获得测试数据具有的稀疏特性,在正交匹配追踪算法基础上加入稀疏约束与解集连续性约束,使之更加适合UTT逆问题求解。采用模型测试的图像重建实验证明,与常用的超声图像重建算法相比,SP-OMP算法提升了图像重建质量与被测物形状重建准确度;与其他常用正交匹配追踪的改进算法相比,SP-OMP算法的成像质量最高。（5）基于单模态压缩感知图像重建方法的研究成果,为解决双模态层析成像方法中,由于物理意义不同,不同物理场所得测量信息在成像过程中难以深层次融合的问题,在推导出双模态层析成像统一数学模型的基础上,提出利用归一化投影参数的多模态层析成像的信息融合的算法（Electrical Ultrasonic Projection Sorting,EUPS）;所提出的EUPS算法避免了在双模态图像重建过程中,不同模态图像重建误差的叠加。仿真与实验结果表明,采用EUPS算法的双模态图像重建与单模态图像重建结果相比,在成像精度、抗噪性能等方面均有较大的提升。采用鼓泡塔模拟的动态实验结果表明,EUPS方法可以满足流动管道中气液两相流过程监测所需的成像速度,满足实时成像要求。
任喜伟[2]（2019）在《油水界面测量过程方法优化及系统应用研究》文中认为石油是我国重要的能源,在国民经济中占有重要的地位。原油储罐油水界面的准确位置在石油储运和加工过程中起着关键的作用。研究油水界面测量过程的优化方法、建立油水界面监测系统意义重大,在石油化工过程系统工程中有着重要的理论研究和工程应用价值。鉴于原油储罐油水界面测量过程中现有原油乳状液粒径检测算法存在计算精度不高,计算过程复杂;现有油水界面数据计算方法简单,算法效率较低;现有油水界面测量装置设计不合理,应用范围较小;现有油水界面信息管理水平不足,用户体验较差等问题。论文首先对油水界面测量及计算方法进行了归纳分析;其次,提出了基于连通域标记的原油乳状液粒径检测算法,再次,提出了用于油水界面测量的自适应阈值聚类优化算法,最后设计了新型油水界面测量装置及仿真系统,开发了油水界面监测管理系统。论文的主要贡献体现在以下几个方面:（1）鉴于掌握原油乳状液液滴粒径大小及粒径分布是分析原油乳状液稳定性和粘度等性能的前提条件、对原油乳状液破乳和油水界面测量起着重要的作用,在明确原油乳状液类型及鉴别方法和特性的前提下,讨论了现有原油乳状液粒径检测方法,并对现有原油乳状液粒径检测方法进行相关特性解析;通过对比研究,利用图像处理技术,提出了基于连通域标记的原油乳状液粒径检测算法。该算法通过图像滤波和二值化操作,对原油乳状液图像进行预处理后,经过连通域标记和等价标记替换处理,获得原油乳状液粒径显微已标记图像,分析已标记图像中的连通域、计算液滴个数和粒径大小、统计液滴粒径分布。（2）在油水界面测量过程中,鉴于油水界面经验值分类统计算法和经典K-means聚类算法存在异常数据、依赖人工选取典型值和初始聚类中心等问题,提出了自适应阈值聚类算法。首先采用中值预处理算法消除油水界面数据中的伪数据,获得有利于聚类划分的油水界面优化数据;其次采用自适应阈值查找算法,自动找到一组最优初始阈值;最后采用改进的K-means聚类优化算法对油水界面数据进行合理分类,并根据最优化聚类结果计算油水界面及液位高度。该算法能够消除异常数据,自动获取最优初始阈值,并改进油水界面测量经验值分类统计算法和经典K-means聚类算法的思想,实现最优数据分类。（3）为了改进油水界面测量技术向非接触式、多维数据计算发展,弥补自适应阈值聚类算法应用中存在的数据量不足的问题,设计一种新型油水界面测量装置及仿真系统,可获取更全面的二维油水界面数据,满足监测系统测试和上位机软件开发需求。该新型油水界面测量装置利用光的吸收原理,设计光源光照阵列和感光传感阵列,获取分布式油水界面矩阵数据;利用自适应阈值聚类算法计算每一组油水界面数据,并对所有数据求均值获得最终结果。另外,基于新型油水界面测量装置矩阵数据样式和通信原理,设计了油水界面仿真系统。该仿真系统程序设计包含框架设计、发送指令仿真程序设计、返回数据仿真程序设计、接受数据仿真程序设计等。（4）由于我国部分油田联合站原油储罐油水界面监测模式还处于人工管理阶段,部分油田联合站虽然借助高性能测量仪表实现监测自动化,但存在油水界面测量误差大、监测系统兼容性差、用户界面交互复杂等问题,论文提出设计并开发油水界面监测系统。该系统采用底层硬件测量、中间层通信服务和顶层数据展示的三层总体架构设计;分别通过Web Service接口设计、下位机设计、上位机设计和数据访问设计等建立油水界面监测软件设计体系;通过开发下位机GPRS通信模块和上位机信息管理平台完成油水界面监测系统整体建设。在油水界面测量过程不同阶段的实验与应用结果表明,一是基于连通域标记的原油乳状液粒径检测算法可以顺利完成原油乳状液液滴粒径大小计算和液滴粒径分布统计,且在计算准确率和算法复杂度上优于现有算法;二是相对于油水界面测量的经验值分类统计算法和经典K-means聚类算法,油水界面自适应阈值聚类算法具有计算结果准确、迭代次数少和运行时间短等优势;三是基于光吸收原理的新型油水界面测量装置为油水界面测量技术开拓了思路,仿真系统能够达到测试系统、提高油水界面监测系统开发效率的目的,为油水界面监测系统开发提供仿真数据支持。四是开发的油水界面监测系统易于部署、运行稳定、测量准确、可靠性强、界面操作方便,为提高我国油田企业自动化、信息化、智能化管理水平提供了技术保障。
韩冰[3]（2018）在《多频电阻抗层析成像系统设计与算法研究》文中提出多频电阻抗层析成像（Multi-Frequency Electrical Impedance Tomography,MFEIT）是近年来发展较快的用于医学成像的检测技术,通过向人体注入多频激励电流获取多频响应电压,重建人体内部组织的电阻抗分布,具有非侵入、响应快、无辐射和低成本等突出优势。相比于传统单频EIT,MFEIT可获得多个频率下的电阻抗分布,可提取更多的生理病理信息。针对目前多频EIT系统难以获得准确的相位测量值等问题,设计了一套采用参考信号测量的多频EIT系统,完成了全面的测试和成像实验,并基于此系统进行了多频成像算法的研究,具体工作包括:（1）设计了多频EIT系统的硬件平台,采用主板加选通板的设计,实现了可灵活配置电极状态的开关选通电路;设计了采用差分结构的电流镜激励源电路,实现了幅值频率可调、高输出阻抗的多频电流源;基于参考信号测量实现了对相位测量值和幅值测量值的标定,用以提取相位信息并提高幅值测量精度;信号处理与采集电路由信号预处理电路、可编程增益放大器和模数转换电路组成,实现高精度测量。（2）对多频EIT系统进行了完备的性能测试实验,从仿真和实测角度验证了各个模块的功能,测定了系统的幅值信噪比和相位信噪比,进行了模型成像实验,对生物组织的成像结果进行了分析与验证。（3）针对加权频差算法逆问题求解精度不高的问题,采用Tikhonov正则化作为逆问题求解算法,并全面讨论了基于L曲线的参数选取问题,研究了L曲线上拐点的意义,提高了求解精度。（4）针对常见正则化算法存在的边缘模糊、抗扰性差,以及方形目标物成像效果差等问题,提出了基于邻点变差和的正则化算法,并给出了针对方形目标物成像的改进算法,提高了图像重建的精度与稳定性。
谭梧浩[4]（2016）在《新型电学层析成像技术及其应用研究》文中研究说明电学层析成像（Electrical Tomography,简称ET）技术响应速度快、设备成本低、安全性好且无辐射,在两相／多相流测量领域具有重要的研究价值与广阔的应用前景。目前,ET技术的研究虽有很大进展,但其发展尚未成熟。一方面,现有电阻层析成像（Electrical Resistance Tomography,简称ERT）系统均采用接触式测量方法,其电极与被测流体直接接触,易导致电极的极化、沾污与电化学腐蚀等问题；另一方面,对于实际工业过程中的复杂介质分布,如油气水三相流,单模态成像系统难以满足其状态监控与参数测量的需求,亟须研究双模态或多模态成像技术。电容耦合非接触式电导测量（Capacitvely Coupled Contactless Conductivity Detection,简称C4D）技术能够避免接触式电导测量系统的电极极化、沾污与电化学腐蚀等问题,从而有效消除电极污染所引起的测量误差,不仅为解决现有ERT系统由于电极与被测流体直接接触导致的一系列问题提供了有效办法,而且为ET技术的发展提供了一条新思路。本学位论文旨在提出并研究基于C4D原理的新型ET技术。一方面,本文提出并研究了一种基于C4D原理的新型ERT技术,即电容耦合电阻层析成像（Capacitvely Coupled Electrical Resistance Tomography,简称CCERT）技术；另一方面,本文提出并研究了一种基于C4D原理的新型双模态电容/电阻层析成像（Electrical Capacitanve Tomography/Electrical Resistance Tomography,简称ECT/ERT）技术。论文的主要研究工作与贡献如下：（1）提出了CCERT技术并验证了该技术的可行性；建立了CCERT传感器的数学模型并基于有限元方法（Finite Element Method,简称FEM）计算与分析了CCERT传感器的典型敏感场分布；提出了一种基于相敏解调（Phase Sensitive Demodulation,简称PSD）技术的测量方法以获取反映被测流体电导率分布的电阻测量值；研制了一套12-电极CCERT样机系统并验证了该系统的有效性。（2）为了克服CCERT图像重建问题的不适定性,一方面将Tikhonov正则化方法与同步迭代重建技术（Simultaneous Iterative Reconstruction Technique,简称SIRT）相结合,提出了第一种CCERT图像重建新算法。另一方面,将Levenberg-Marquardt（简称L-M）方法与同步代数重建技术（Simultaneous Algebraic Reconstruction Technique,简称SART）相结合,提出了第二种CCERT图像重建新算法。在12-电极CCERT样机上进行的图像重建实验表明：所提出的两种CCERT图像重建新算法的重建图像能够反映被测场域内介质的真实分布,比传统电学层析成像图像重建算法更适合于CCERT图像重建。第二种CCERT图像重建新算法能够自适应地选择具有正则性的阻尼因子,因而其使用更加方便。两种CCERT图像重建新算法的对比结果表明：在测量数据的误差与噪声较小时,建议采用基于L-M与SART的图像重建新算法,因为这种情况下其图像重建效果更优。在测量数据的误差与噪声很大时,推荐采用基于Tikhonov正则化与SIRT的图像重建新算法,因为其稳定性更好。（3）研究了CCERT技术在气液两相流流型辨识中的应用；基于CCERT技术并结合k近邻（k-Nearest Neighbor,简称k-NN）算法,提出了一种气液两相流流型辨识新方法。在12-电极CCERT系统上进行的流型辨识实验验证了该方法的可行性,对于典型流型的气液两相流如均相流、层状流与环状流,该方法的流型辨识精度分别为90.6%、91.3%与86.1%。（4）基于C4D技术的基本原理,提出了一种新型双模态ECT/ERT技术；研究并分析了新型双模态ECT/ERT技术的等效电路模型；基于数字相敏解调（Didgital Phase Sensitive Demodulation,简称DPSD）技术研制了新型一体化双模态ECT/ERT系统,该系统可获取同一截面上反映被测介质分布的电容或电阻信息；分别在ECT模态与ERT模态下,采用线性反投影算法实现了图像重建。在12-电极双模态ECT/ERT样机上进行的静态实验与动态实验同时验证了所提出的双模态ECT/ERT技术的可行性与所研制的双模态ECT/ERT系统的有效性。（5）为了实现新型双模态ECT/ERT系统工作模态（ECT模态或ERT模态）的自动切换,基于k-NN算法,提出了一种适用于该系统的模态辨识方法。研究结果表明：基于k-NN算法的模态辨识与切换方法能够正确地选择系统工作模态。
张金雨[5]（2016）在《具有远程高速通讯功能的电阻层析成像系统设计》文中认为电阻层析成像技术（Electrical Resistance Tomography,简称ERT）是一种基于电学敏感原理的过程参数检测技术,具有工作原理和结构简单、响应速度快、可实现可视化测试的特点,适用于工业生产中封闭管道和容器设备的过程状态和参数的检测。已有ERT系统数据的采集和处理均采用本地一体化模式,不具有远程数据通信功能,无法与工业控制系统相连接,限制了其在实际工业过程中的应用。针对上述问题,提出了一种具有远程高速通讯功能的电阻层析成像系统,应用现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array,简称FPGA）作为主控芯片实现了系统方案设计。课题包括以下四方面工作:（1）针对多相流远距离可视化测试问题,使ERT系统更适用于工业应用。设计了一种现场单元和主控单元异地互连的ERT系统方案,分别确定系统现场单元、主控单元及通讯功能的实现方案。（2）针对系统远程高速通讯要求,基于FPGA内部集成的高速串行收发器设计光纤传输电路。并在FPGA内部设计基于AXI4-stream Aurora的高速传输协议逻辑,实现系统光纤传输功能设计,实现了系统的远程高速数据传输。（3）基于系统方案,完成现场单元激励采集电路以及主控单元CPCI接口电路的设计,结合光纤传输电路实现系统现场单元和主控单元模块硬件结构的设计。基于硬件结构,设计现场单元和主控单元包括芯片控制、数字化信号处理、异步缓存、CPCI控制等FPGA逻辑功能模块,实现系统功能。（4）基于现场单元和主控单元模块搭建系统测试平台,在验证系统高速远程的通讯功能后,对系统进行了标定实验,通过实验数据分析了系统性能指标。在测试传感器中放置模拟器件,进行了图像重建测试实验,验证了系统的可行性。
柴马竞[6]（2014）在《基于数字相敏解调技术的电容耦合电阻层析成像系统研究及应用》文中指出电阻层析成像（ERT）技术是用来获取被测介质电导率空间分布的一种技术,具有广阔的应用前景。然而,传统ERT技术的电极需要与被测介质接触,容易造成电极腐蚀与极化效应。近年来,已有学者将电容耦合非接触电导检测（C4D）技术与ERT技术相结合,提出了一种非接触式电容耦合电阻层析成像（CCERT）系统,避免了传统ERT系统中存在的该问题。然而,CCERT系统对数据采集精度提出了很高的要求,现有的系统中采用的是模拟相敏解调技术,在解调精度方面尚不能充分满足CCERT系统的高要求,目前已经成为提高系统性能的瓶颈。本文针对上述问题,将数字相敏解调技术应用于CCERT系统研究中,以提高系统的测量精度。同时,又将该技术应用于小管道气液两相流气泡测速领域,以拓展该技术的应用范畴。本文的主要工作和创新点如下：（1）将数字相敏解调技术应用于CCERT系统。通过对数字解调系统的需求分析,设计并制作了新型数字解调系统,并对该系统各硬件模块进行了功能性测试,确保各模块能按照系统总体设计要求来实现各自的功能。该系统在测量精度和速度等方面都有较大的提升。（2）将相敏解调技术与C4D技术相结合,提出了一种新型四电极测速传感器与计算测量模型,并将其应用于气液两相流气泡测速领域,研究了该技术在气液两相流小管道参数检测中的应用。（3）对上述新型气泡测速方法进行了原理性验证与实验测试。首先,研制了一种新型四电极C4D测速传感器,其次构建了一套新型气液两相流气泡测速系统,最后进行了气泡测速实验。实验结果表明,所研制的新型四电极C4D测速传感器是成功的,所提出的新型气泡测速方法是可行的。系统实验测试表明,气泡速度测量的精度令人满意,速度测量的最大相对百分误差小于5%。
李守晓[7]（2012）在《电学成像算法及气固两相流研究》文中认为电学层析成像技术是一种非侵入可视化测量技术，由于该技术具有响应快、无损伤、成本低廉等优点，在医学临床监护和工业多相流检测等领域具有广阔的前景。本课题主要对电学成像的图像重建算法、电极优化及气固两相流的流动参数测量展开讨论，本文的主要工作及结果简单总结如下：1、在深入讨论图像成像算法的基础上，提出一种基于三维模型的改进正则化的电阻成像算法（HTIK）。针对迭代Tikhonov算法系数选择问题，提出基于同伦映射的方法，并利用非线性函Sigmoid调节正则化参数，以获得的图像灰度值作为迭代Tikhonov法的初始值进行迭代，重建敏感场图像。仿真及实验结果表明，该方法有效地改进了电阻层析成像的成像质量。2、为提高电学成像系统重建图像质量，提出基于图像融合的电学成像方法。通过电磁场有限元仿真软件COMSOL构建ECT传感器模型进行仿真研究，分别通过共轭梯度算法和奇异值分解算法重建图像，运用基于小波变换的图像融合方法对图像进行处理。仿真及实验结果表明该方法有效改进了ECT成像质量。然后用COMSOL建立ERT模型，运用小波融合算法进行融合，经过仿真和实验证明该方法可以提高ERT成像质量。3、为了估计电极数与成像质量之间的关系，通过COMSOL分别建立4、8、12、16、20、24、28个电极的电阻层析成像的三维模型，然后分别通过Landweber算法、共轭梯度算法和截断奇异值算法进行成像仿真。通过结果对比表明，12个电极的三维电阻层析成像模型为最佳选择。4、将主成分分析方法应用于气固两相流的测量中。首先为了对电学成像的仿真图像进行识别，提出了一种基于PCA的2D流型图像的特征提取方法。然后提出基于PCA的气力输送中脉动流的识别方法。通过与共轭梯度算法所成图像进行对比，证明该方法可以测量管道中的脉动流。最后提出一种基于PCA的ECT相关测速新方法。将ECT上下截面得到的原始数据运用PCA进行处理，运用相关原理，对水平管道中的粉煤灰进行流速测量。
李涛[8]（2011）在《基于ARM的嵌入式电阻层析成像测量系统设计》文中研究说明电阻层析成像（ERT）技术是一种电学层析成像（PT）技术,具有可视化、非侵入、无辐射、速度快、成本低等优点,在两相流检测方面具有广泛的工业应用前景。经过近二十年的发展,已逐步从实验室研究阶段转向实际工业现场应用阶段,在工业现场应用中,对检测设备提出了更高的要求,即实现低功耗、便携式、智能化、小型化、一体化。在本文的研究中,主要完成了以下几方面的工作:1.采用ARM芯片（S3C2440）进行WinCE嵌入式系统的开发,代替PC机进行ERT图像反演与显示,推进了ERT设备的小型化、一体化、低功耗、便携式发展。WinCE下的应用开发与Windows桌面系统下编程相似,具有较高的开发效率,并有较好的数据库、网络应用等方面规范和技术支持,能够胜任未来对ERT设备远程访问控制等方面需要。2.在分析了ERT数据传输量的基础上,对比了几种常用数据传输方式的优缺点。并提出了嵌入式系统与单片间通过共享式存储芯片FIFO进行异步并行传输方案,同时保留串口、USB电路,综合应用各种串并行传输方式。3.将ERT算法移植到嵌入式系统下运行,进行相应数据结构的修改与基于MFC窗体的图像绘制工作。受限于硬件平台与WinCE系统版本,并未使用OpenGL ES二维/三维库函数,利用EVC本身的绘图函数足以完成二维图像的绘制工作。
杨富广[9]（2010）在《电阻层析测量系统数据采集装置的设计》文中研究指明本文根据电阻层析成像（ERT）技术的相邻测试原理,设计了ERT数据采集系统样机,并对样机进行了测试。它包括以下电路设计:设计了基于直接数字合成（DDS）技术的幅度、频率可以数字控制的激励源,通过增加反馈通道提高了传统双运放电压控制电流源（VCCS）电路的带负载能力。利用复杂可编程逻辑器件（CPLD）设计了相邻测量模式的ERT电极选通逻辑控制器,这种设计可以最小化更改硬件设计而实现其他方式的ERT测量。将滤波器置于前置放大电路的反馈通道中,这样不仅去除了电极信号的直流偏置电压,而且避免了在正向通道中直接采用交流耦合引起的相位误差。还设计了程控放大、开关解调、低通滤波等功能电路实现了对ERT微弱信号的调理。采用高速AD转换器实现了数据采集,采集数据稳定度高,最大误差为3LSB。通过USB2.0接口实现了上位机对数据采集装置的控制。编写了基于Visual Basic 6.0的数据采集软件,实现了对激励源大小和频率、程控放大器初始增益、采样速率等参数的设置。图像重建算法是COM化的线性反投影（LBP）成像算法,而且该COM模块被集成到了数据采集软件中。论文还给出了16电极ERT测试装置的实验结果,测试了不同电导率液体下的信号并确定出圆形塑料棒的位置,并对相应结果做了分析。该数据采集装置样机使用方便,可以为今后的研究工作提供数据支持。
张秋霞[10]（2010）在《基于相邻对称双电流源激励的电阻层析成像测量研究》文中研究指明电阻层析成像（ Electrical Resistance Tomography, ERT）技术是近年来发展起来的一种适用于两相流参数检测的新型检测技术。两相流参数通过ERT重建图像提取,为确保两相流参数的准确性,ERT重建图像的质量至关重要。本文针对提高重建图像质量的要求,对对称的双电流源激励模式下的图像成像算法进行了深入研究,并提出了改进方案。在本论文的研究中,主要完成了以下几方面的工作:1.总结了ERT技术的发展过程及研究现状,从系统组成、技术特点、发展方向等方面对ERT技术进行了综合评述。分析了ERT模型的建立、有限元网格的划分及正问题的求解方法,介绍了几种常用的ERT反问题成像算法。2.使用对称的双电流源激励下的测量电压数据,对几种不同流型进行图像重建,主要利用了灵敏度系数法（STM）和牛顿-拉夫森类算法（MNR）,并对MNR算法进行了改进,引入了学习因子的概念,并应用局部自适应均值滤波方法进行ERT图像重建,有效地改善了重建图像质量。3.在MNR算法迭代逼近问题上,采取一种新型的逼近方式——正弦矢量逼近方法,充分利用双电流源激励不同相位差带来的有效信息,并取得了初步的成果。本文对双电源激励下的图像重建算法进行了深入研究,在原有算法的基础上进行了改进,对双电流源激励下ERT技术的发展作出了有益的探索。
二、基于USB技术的电阻层析成像系统通讯方法的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于USB技术的电阻层析成像系统通讯方法的研究（论文提纲范文）
（1）电学/超声双模态层析成像压缩感知图像重建方法研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 符号定义 |
| 角标定义 |
| 缩略语说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 层析成像技术研究背景及意义 |
| 1.2 电学与超声层析成像技术及发展 |
| 1.2.1 电学层析成像技术 |
| 1.2.2 超声层析成像技术 |
| 1.3 多模态层析成像技术 |
| 1.4 压缩感知理论与算法 |
| 1.4.1 压缩感知理论 |
| 1.4.2 压缩感知算法 |
| 1.5 主要研究问题与创新 |
| 1.5.1 主要研究问题与研究思路 |
| 1.5.2 研究工作的创新性 |
| 1.6 论文主要内容 |
| 第2章 电阻、超声透射及双模态层析成像基本原理与方法 |
| 2.1 电阻层析成像基本原理与系统 |
| 2.1.1 电阻层析成像原理与数学模型 |
| 2.1.2 电阻层析成像系统 |
| 2.2 超声透射层析成像基本原理与系统 |
| 2.2.1 超声透射层析成像原理与数学模型 |
| 2.2.2 超声透射层析成像系统 |
| 2.3 电阻与超声透射双模态成像原理与系统 |
| 2.3.1 双模态成像原理与数学模型建立 |
| 2.3.2 双模态成像系统 |
| 2.4 层析成像逆问题求解算法 |
| 2.4.1 线性化重建算法 |
| 2.4.2 代数重构类重建算法 |
| 2.4.3 正则化类重建算法 |
| 2.4.4 压缩感知重构求解算法 |
| 2.5 图像重建质量参数 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 电阻层析成像压缩感知图像重建算法 |
| 3.1 线性压缩感知的重建算法 |
| 3.1.1 正交匹配追踪算法 |
| 3.1.2 OMP算法自适应迭代次数的改进 |
| 3.1.3 OMP算法解集的可行域约束 |
| 3.2 非线性压缩感知的图像重建算法 |
| 3.2.1 ERT逆问题非线性假设与求解 |
| 3.2.2 同伦算法解ERT逆问题 |
| 3.3 线性压缩感知算法的实验验证 |
| 3.3.1 线性压缩感知成像实验 |
| 3.3.2 成像结果与图像质量参数对比 |
| 3.3.3 径向分布与收敛路径误差对比 |
| 3.4 非线性压缩感知算法的实验验证 |
| 3.4.1 非线性压缩感知成像收敛过程研究 |
| 3.4.2 非线性压缩感知成像对比实验 |
| 3.5 ERT压缩采样策略与图像重建 |
| 3.5.1 ERT压缩采样策略 |
| 3.5.2 压缩采样数据的图像重建 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 超声透射层析成像压缩感知图像重建算法 |
| 4.1 稀疏正交匹配追踪算法 |
| 4.1.1 UTT稀疏灵敏度矩阵构建与信号稀疏化 |
| 4.1.2 稀疏正交匹配追踪算法 |
| 4.2 超声透射层析成像实验验证 |
| 4.2.1 超声透射层析成像实验 |
| 4.2.2 超声透射图像重建结果及分析 |
| 4.2.3 SP-OMP算法与其他OMP类改进算法对比 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 电学与超声双模态压缩感知融合成像 |
| 5.1 双模态成像方法 |
| 5.2 双模态层析成像仿真模型验证 |
| 5.2.1 双模态仿真模型构建 |
| 5.2.2 双模态仿真模型成像结果 |
| 5.2.3 抗噪性能对比实验 |
| 5.3 双模态层析成像实验验证 |
| 5.3.1 同种介质双模态层析成像实验 |
| 5.3.2 异种介质双模态层析成像实验 |
| 5.3.3 双模态层析成像流动模拟实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 研究发表成果和参加科研情况 |
| 发表学术论文 |
| 申请与授权专利 |
| 参与科研项目 |
| 致谢 |
（2）油水界面测量过程方法优化及系统应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 油水界面测量技术研究现状 |
| 1.2.2 油水界面计算方法研究现状 |
| 1.2.3 原油乳状液粒径检测研究现状 |
| 1.2.4 油水界面监测系统研究现状 |
| 1.3 研究意义及目标 |
| 1.3.1 研究意义 |
| 1.3.2 研究目标 |
| 1.4 研究内容及安排 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 章节安排 |
| 2 油水界面测量与计算分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 油水界面测量技术 |
| 2.2.1 油水界面测量技术进展 |
| 2.2.2 油水界面测量技术对比 |
| 2.3 油水界面计算方法 |
| 2.3.1 基于直接读数的计算方法 |
| 2.3.2 基于关键参数的计算方法 |
| 2.3.3 基于矩阵数据的计算方法 |
| 2.3.4 基于图像分析的计算方法 |
| 2.4 油水界面测量技术展望 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 原油乳状液粒径检测算法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 原油乳状液及粒径检测 |
| 3.2.1 乳状液类型及鉴别方法 |
| 3.2.2 乳状液相关特性 |
| 3.2.3 现有原油乳状液粒径检测方法 |
| 3.3 连通域及连通域标记 |
| 3.3.1 连通域 |
| 3.3.2 连通域标记 |
| 3.3.3 连通域标记算法 |
| 3.4 原油乳状液粒径检测算法 |
| 3.4.1 乳状液图像滤波算法 |
| 3.4.2 乳状液图像二值化算法 |
| 3.4.3 乳状液粒径检测算法 |
| 3.5 应用实例及分析 |
| 3.5.1 应用实例 |
| 3.5.2 标记过程分析 |
| 3.5.3 算法对比分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 油水界面自适应阈值聚类算法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 油水界面测量过程及数据 |
| 4.2.1 油水界面测量过程 |
| 4.2.2 油水界面数据 |
| 4.3 油水界面伪数据预处理算法分析 |
| 4.3.1 最值过滤算法分析 |
| 4.3.2 定点修正算法分析 |
| 4.3.3 区域去噪算法分析 |
| 4.4 油水界面中值屏蔽预处理算法 |
| 4.4.1 算法基本思想 |
| 4.4.2 算法正确性验证 |
| 4.4.3 算法对比分析 |
| 4.5 油水界面数据分类方法分析 |
| 4.5.1 经验值分类统计算法分析 |
| 4.5.2 经典K-means聚类算法分析 |
| 4.6 油水界面自适应阈值聚类算法 |
| 4.6.1 算法基本思想 |
| 4.6.2 算法验证 |
| 4.6.3 算法实验对比分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 新型油水界面测量与仿真研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 新型油水界面测量设计 |
| 5.2.1 测量原理设计 |
| 5.2.2 基本结构设计 |
| 5.2.3 软件结构设计 |
| 5.3 新型油水界面测量过程 |
| 5.3.1 测量过程 |
| 5.3.2 通信协议 |
| 5.3.3 计算方法 |
| 5.4 仿真系统程序设计 |
| 5.4.1 发送指令仿真程序设计 |
| 5.4.2 返回数据仿真程序设计 |
| 5.4.3 接收数据仿真程序设计 |
| 5.5 仿真系统测试 |
| 5.5.1 测试框架 |
| 5.5.2 测试过程 |
| 5.5.3 测试结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 油水界面监测系统应用研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 油水界面监测系统设计 |
| 6.2.1 系统总体设计 |
| 6.2.2 Web Service接口设计 |
| 6.2.3 系统下位机设计 |
| 6.2.4 系统上位机设计 |
| 6.2.5 数据访问设计 |
| 6.3 油水界面监测系统开发 |
| 6.3.1 系统下位机开发 |
| 6.3.2 系统上位机开发 |
| 6.4 油水界面监测系统应用 |
| 6.4.1 系统安装部署 |
| 6.4.2 系统界面展示 |
| 6.4.3 系统测试结果 |
| 6.4.4 系统应用效果 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（3）多频电阻抗层析成像系统设计与算法研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 电阻抗层析成像技术 |
| 1.2 多频电阻抗层析成像技术 |
| 1.3 论文的主要研究内容及结构安排 |
| 第2章 多频电阻抗层析成像理论基础 |
| 2.1 电阻抗层析成像基本原理 |
| 2.1.1 数理模型 |
| 2.1.2 正问题 |
| 2.1.3 逆问题 |
| 2.2 生物阻抗频谱理论 |
| 2.2.1 三元件生物组织模型 |
| 2.2.2 Cole-Cole模型和频散理论 |
| 第3章 多频EIT系统设计 |
| 3.1 系统结构 |
| 3.2 硬件电路设计 |
| 3.2.1 开关选通电路 |
| 3.2.2 激励电流源电路 |
| 3.2.3 参考信号电路 |
| 3.2.4 信号处理与采集电路 |
| 3.2.5 滤波器电路 |
| 3.2.6 PCB设计与布局 |
| 3.3 系统程序设计 |
| 3.3.1 模块化程序设计与系统流程控制 |
| 3.3.2 激励电流源程序 |
| 3.3.3 多频正交解调程序 |
| 3.3.4 USB模块程序 |
| 3.4 系统性能测试 |
| 3.4.1 系统硬件平台 |
| 3.4.2 激励电流源测试 |
| 3.4.3 滤波器测试 |
| 3.4.4 系统信噪比测定 |
| 3.4.5 模型成像实验 |
| 3.4.6 系统评价与比较 |
| 第4章 多频EIT图像重建算法研究 |
| 4.1 改进的加权频差算法 |
| 4.1.1 加权频差法 |
| 4.1.2 加权频差算法改进 |
| 4.1.3 结果验证与比较 |
| 4.2 基于邻点变差和的正则化重建方法 |
| 4.2.1 正则化方法 |
| 4.2.2 TDN正则化 |
| 4.2.3 结果验证与比较 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（4）新型电学层析成像技术及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 电学层析成像技术的研究背景及意义 |
| 1.2 电学层析成像技术的发展历史、研究现状与趋势 |
| 1.2.1 发展历史与研究现状 |
| 1.2.2 发展趋势 |
| 1.3 本文的研究工作与主要创新点 |
| 第二章 文献综述 |
| 2.1 电学层析成像技术 |
| 2.1.1 ECT技术 |
| 2.1.2 ERT技术 |
| 2.1.3 EMT技术 |
| 2.2 电学层析成像图像重建算法 |
| 2.2.1 图像重建的数学基础 |
| 2.2.2 经典图像重建算法 |
| 2.3 双模态层析成像技术 |
| 2.4 电容耦合非接触式电导测量(C~4D)技术 |
| 2.4.1 C~4D技术的基本原理 |
| 2.4.2 C~4D技术的研究现状 |
| 2.4.3 C~4D技术的应用 |
| 第三章 电容耦合电阻层析成像技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 CCERT技术及其可行性 |
| 3.2.1 CCERT传感器结构与等效电路 |
| 3.2.2 CCERT技术的可行性分析 |
| 3.3 CCERT正问题求解 |
| 3.3.1 场域的数学模型 |
| 3.3.2 敏感场计算 |
| 3.4 基于相敏解调的电阻测量方法 |
| 3.5 CCERT系统及其有效性 |
| 3.5.1 系统结构与设计 |
| 3.5.2 系统有效性分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 电容耦合电阻层析成像图像重建算法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 CCERT图像重建模型 |
| 4.3 基于Tikhonov正则化与SIRT的图像重建算法 |
| 4.3.1 Tikhonov法获取初始图像 |
| 4.3.2 SIRT获取最终图像 |
| 4.3.3 图像重建结果与分析 |
| 4.4 基于L-M与SART的图像重建算法 |
| 4.4.1 L-M法获取初始图像 |
| 4.4.2 SART获取最终图像 |
| 4.4.3 图像重建结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 电容耦合电阻成像在气液两相流流型辨识中的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 水平管内气液两相流的典型流型 |
| 5.3 基于CCERT的流型辨识方法 |
| 5.3.1 获取断层图像 |
| 5.3.2 图像特征提取 |
| 5.3.3 流型辨识 |
| 5.4 实验结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 新型双模态电容/电阻层析成像技术研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 新型双模态ECT/ERT系统 |
| 6.2.1 新型双模态ECT/ERT传感器 |
| 6.2.2 数据采集单元 |
| 6.3 基于数字相敏解调的阻抗测量方法 |
| 6.3.1 等效电路模型 |
| 6.3.2 阻抗测量与计算 |
| 6.4 模态辨识与切换方法 |
| 6.5 图像重建 |
| 6.6 实验结果与分析 |
| 6.6.1 静态实验 |
| 6.6.2 动态实验 |
| 6.7 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 攻读博士学位期间的主要科研成果 |
（5）具有远程高速通讯功能的电阻层析成像系统设计（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电阻层析成像技术 |
| 1.2.1 电阻层析成像技术简介 |
| 1.2.2 ERT技术起源与发展 |
| 1.2.3 ERT技术工业应用中需要解决的问题 |
| 1.3 课题研究内容 |
| 1.4 本论文的组织 |
| 第二章 ERT原理与系统方案 |
| 2.1 ERT系统原理与结构 |
| 2.1.1 ERT系统原理与工作模式 |
| 2.1.2 典型ERT系统结构 |
| 2.2 具有远程通讯功能ERT系统方案 |
| 2.2.1 系统方案 |
| 2.2.2 系统工作过程 |
| 2.3 系统现场单元和主控单元设计方案 |
| 2.3.1 现场单元方案选择与设计 |
| 2.3.2 主控单元模块方案 |
| 2.4 系统高速远程通讯方案设计 |
| 2.4.1 光纤传输 |
| 2.4.2 串行解串器 |
| 2.4.3 系统通讯方案确定 |
| 第三章 系统结构设计 |
| 3.1 现场单元激励采集模块 |
| 3.1.1 激励信号产生单元 |
| 3.1.2 测量信号采集单元 |
| 3.1.3 激励采集模块串行采集结构实现 |
| 3.2 光纤传输电路硬件结构的实现 |
| 3.2.1 FPGA最小系统电路 |
| 3.2.2 内部数据转换与传输模块 |
| 3.2.2.1 GTP串行收发器 |
| 3.2.2.2 GTP供电方案 |
| 3.2.2.3 GTP时钟方案 |
| 3.2.3 光电转换模块设计 |
| 3.2.4 高速差分线对的布线规则 |
| 3.3 CPCI接口电路 |
| 第四章 系统逻辑设计与实现 |
| 4.1 系统逻辑方案的设计 |
| 4.2 外围芯片控制逻辑的实现 |
| 4.2.1 激励信号产生逻辑实现 |
| 4.2.2 A/D转换逻辑实现 |
| 4.2.3 多路选通开关逻辑实现 |
| 4.3 数字化信号处理逻辑的实现 |
| 4.3.1 FIR滤波的实现 |
| 4.3.2 正交解调方式 |
| 4.3.3 数字数据加头处理 |
| 4.4 高速传输协议逻辑的实现 |
| 4.4.1 带有AXI4-stream协议标准的Aurora协议 |
| 4.4.2 AXI4-stream Aurora IP核的定制 |
| 4.4.3 高速传输协议逻辑的实现 |
| 4.5 CPCI接口控制逻辑设计 |
| 4.6 异步缓存逻辑的实现 |
| 第五章 系统测试与验证 |
| 5.1 系统测试方案设计 |
| 5.2 通讯功能的仿真与测试 |
| 5.2.1 光纤传输测试 |
| 5.2.2 工控机远程采集功能测试 |
| 5.3 系统测试 |
| 5.3.1 系统测试平台 |
| 5.3.2 激励源恒流特性测试 |
| 5.3.3 测量偏离度和信噪比 |
| 5.3.4 系统数据采集速率 |
| 5.3.5 系统图像重建实验结果 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（6）基于数字相敏解调技术的电容耦合电阻层析成像系统研究及应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 摘要 |
| 本章主要内容 |
| 1.1 两相流及其检测技术概述 |
| 1.2 过程层析成像技术概述 |
| 1.3 电容耦合非接触电导检测技术简介 |
| 1.4 本文的主要研究工作 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 文献综述 |
| 摘要 |
| 本章主要内容 |
| 2.1 ERT技术综述 |
| 2.1.1 ERT技术的形成与发展 |
| 2.1.2 ERT技术原理 |
| 2.1.3 ERT系统的数据采集模式 |
| 2.2 C~4D技术综述 |
| 2.2.1 C~4D检测技术原理 |
| 2.2.2 C~4D系统构成 |
| 2.2.3 C~4D技术发展历史与研究现状 |
| 2.3 相敏解调技术综述 |
| 2.3.1 模拟相敏解调技术 |
| 2.3.2 数字相敏解调技术 |
| 2.4 互相关测速技术综述 |
| 2.4.1 互相关测速原理 |
| 2.4.2 互相关测速技术的形成与研究现状 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于数字PSD技术的CCERT数据采集与处理单元研制 |
| 摘要 |
| 本章主要内容 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于数字PSD技术的CCERT系统总体架构 |
| 3.3 数据采集与处理单元设计 |
| 3.3.1 激励与检测模块设计 |
| 3.3.2 电源模块设计 |
| 3.3.3 DSP处理器模块设计 |
| 3.3.4 FPGA模块设计 |
| 3.3.5 AD/DA转换模块设计 |
| 3.3.6 基于USB2.0的通讯模块设计 |
| 3.3.7 其他辅助模块的设计 |
| 3.4 高速PCB设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于数字PSD技术的CCERT数据采集与处理单元测试 |
| 摘要 |
| 本章主要内容 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于DSP与FPGA的高速数据采集与处理单元测试 |
| 4.2.1 电源模块测试 |
| 4.2.2 DSP与FPGA模块测试 |
| 4.2.3 AD/DA转换模块测试 |
| 4.2.4 基于USB2.0的通讯模块的测试 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于数字PSD的C~4D技术在气液两相流气泡测速中的应用研究 |
| 摘要 |
| 本章主要内容 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于数字PSD的四电极C~4D气泡测速系统设计 |
| 5.2.1 新型四电极C~4D测速传感器设计 |
| 5.2.2 新型四电极C~4D测速系统测量原理 |
| 5.3 基于数字PSD的四电极C~4D气泡测速系统实验测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（7）电学成像算法及气固两相流研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 两相流概述 |
| 1.1.1 两相流的分类 |
| 1.1.2 两相流主要检测参数 |
| 1.2 多相流参数检测的意义 |
| 1.3 多相流检测的发展 |
| 1.4 多相流参数检测技术的现状 |
| 1.5 多相流参数检测技术的发展趋势 |
| 1.6 两相流流型识别方法 |
| 1.6.1 直接测量法 |
| 1.6.2 间接测量法 |
| 1.7 气固两相流流型图像特征提取 |
| 1.8 本文的主要内容与创新点 |
| 1.9 小结 |
| 第二章 电学层析成像技术 |
| 2.1 研究背景 |
| 2.2 ET 敏感场的数学模型 |
| 2.2.1 电容层析成像敏感场 |
| 2.2.2 电阻层析成像敏感场 |
| 2.2.3 电阻抗层析成像敏感场 |
| 2.2.4 边界条件 |
| 2.3 电学成像的正问题 |
| 2.4 电学成像的逆问题 |
| 2.4.1 非迭代算法 |
| 2.4.2 迭代算法 |
| 2.4.3 智能优化图像重建算法 |
| 2.5 电学成像技术的发展概况及应用现状 |
| 2.5.1 ET 技术在工业两相流中的应用 |
| 2.5.2 ET 技术在医学上的应用 |
| 2.5.3 ET 技术在气力输送中的应用 |
| 第三章 ERT图像重建算法研究 |
| 3.1 经典图像重建算法 |
| 3.1.1 灵敏度系数算法 |
| 3.1.2 Landweber 迭代算法 |
| 3.1.3 共轭梯度法 |
| 3.1.4 截断奇异值算法 |
| 3.1.5 Tikhonov 正则化算法 |
| 3.2 基于三维模型的改进正则化 ERT 成像算法 |
| 3.2.1 同伦方法的发展 |
| 3.2.2 同伦映射 |
| 3.2.3 改进正则化算法 |
| 3.3 实验与仿真结果 |
| 3.3.1 ERT 仿真实验 |
| 3.3.2 ERT 实验结果 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 基于图像融合的电学成像 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 图像融合 |
| 4.2.1 图像融合技术的应用及发展 |
| 4.2.2 图像融合的层次 |
| 4.2.3 像素级图像融合 |
| 4.3 小波变换 |
| 4.3.1 小波变换原理 |
| 4.3.2 二维离散小波变换 |
| 4.4 小波图像融合算法 |
| 4.4.1 小波基的选取 |
| 4.4.2 小波图像融合算法 |
| 4.5 ECT 实验与仿真结果分析 |
| 4.5.1 ECT 仿真结果 |
| 4.5.2 ECT 实验结果 |
| 4.6 ERT 实验与仿真结果分析 |
| 4.6.1 ERT 仿真结果 |
| 4.6.2 ERT 实验结果 |
| 4.7 小结 |
| 第五章 三维ERT电极数与成像质量估计 |
| 5.1 三维 ERT 电极模型 |
| 5.2 图像重建与评价指标 |
| 5.2.1 图像相对误差 |
| 5.2.2 图像相关系数 |
| 5.2.3 奇异值谱 |
| 5.2.4 主成分分析 |
| 5.3 三维 ERT 成像仿真 |
| 5.3.1 共轭梯度算法成像比较 |
| 5.3.2 截断奇异值算法成像比较 |
| 5.3.3 Landweber 算法成像比较 |
| 5.4 灵敏度矩阵的主成分分析 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 主成分分析在气固两相流中的应用研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 气固两相流检测技术的方法 |
| 6.3 ET 相关法测速发展 |
| 6.4 基于 PCA 的相关测速原理 |
| 6.4.1 主成分分析的基本原理 |
| 6.4.2 基于 PCA 的相关测速原理 |
| 6.5 实验设备 |
| 6.6 基于 PCA 的图像处理 |
| 6.7 脉动流的识别 |
| 6.8 基于原始数据的粉煤灰速度的估计 |
| 6.9 小结 |
| 第七章 总结与建议 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（8）基于ARM的嵌入式电阻层析成像测量系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 两相流检测 |
| 1.1.1 两相流的定义与分类 |
| 1.1.2 两相流检测的发展方向 |
| 1.2 电阻层析成像(ERT)技术简介 |
| 1.2.1 过程层析成像(PT)技术 |
| 1.2.2 电阻层析成像技术的原理与特点 |
| 1.2.3 电阻层析成像技术的研究方向 |
| 1.3 电阻层析成像系统硬件设备发展概况 |
| 1.3.1 电阻层析成像测量设备的硬件构成与设备发展 |
| 1.3.2 电阻层析成像测量设备新器件和新方法 |
| 1.3.3 电阻层析成像测量系统数据传输方式现状分析 |
| 1.4 本论文的主要工作与内容 |
| 第2章 嵌入式系统简介与双机系统间数据传输方式研究 |
| 2.1 嵌入式系统简介 |
| 2.1.1 嵌入式系统组成、特点与分类 |
| 2.1.2 嵌入式系统的应用现状与发展趋势 |
| 2.1.3 嵌入式操作系统分类 |
| 2.2 双机系统间数据传输方式概述 |
| 2.2.1 串行传输方式 |
| 2.2.2 并行传输方式 |
| 2.2.3 共享式存储芯片方式 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 嵌入式电阻层析成像测量系统硬件电路设计 |
| 3.1 嵌入式电阻层析成像便携设备整体设计框架 |
| 3.2 嵌入式处理器与操作系统选用 |
| 3.2.1 ARM 芯片选用 |
| 3.2.2 WinCE 系统的选用 |
| 3.3 基于FIFO 的并行数据传输电路设计 |
| 3.3.1 FIFO 芯片选型与时序分析 |
| 3.3.2 基于FIFO 芯片的单片机与ARM 芯片间数据传输电路设计 |
| 3.4 单片机与ARM 间串行数据传输电路设计 |
| 3.5 ARM 核心板相关接口电路 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 WinCE 嵌入式系统内核定制与驱动集成开发 |
| 4.1 系统内核定制 |
| 4.2 FIFO 驱动程序开发 |
| 4.2.1 WinCE 下驱动程序模型 |
| 4.2.2 FIFO 驱动程序编写 |
| 4.3 FIFO 驱动集成到系统内核镜像 |
| 4.4 WinCE 重要配置文件 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 软件程序开发与调试 |
| 5.1 单片机数据传输控制程序开发 |
| 5.2 ERT 成像算法的嵌入式系统下移植 |
| 5.2.1 成像算法移植问题分析 |
| 5.2.2 LBP 算法Matlab 语言转换与数据结构修改 |
| 5.3 WinCE 下实现图形绘制 |
| 5.3.1 OpenGL ES 技术简介 |
| 5.3.2 EVC 下基于MFC 的绘图 |
| 5.4 WinCE 下应用程序开发 |
| 5.4.1 应用程序开发环境 |
| 5.4.2 WinCE 应用程序中的驱动调用方法 |
| 5.4.3 应用程序编写步骤 |
| 5.5 WinCE 下应用程序调试工具 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 嵌入式电阻层析成像系统测试 |
| 6.1 用单片机模拟双机系统间FIFO 通信测试 |
| 6.2 WinCE 系统与单片机串口通信测试 |
| 6.3 WinCE 系统与单片机FIFO 通信测试 |
| 6.3.1 FIFO 驱动程序稳定性测试 |
| 6.3.2 基于FIFO 的ERT 并行数据采集系统测试 |
| 6.4 WinCE 下ERT 成像系统运行测试 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（9）电阻层析测量系统数据采集装置的设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 前言 |
| 1.1 石油工业多相流的检测 |
| 1.1.1 石油工业多相流检测的意义 |
| 1.1.2 石油工业多相流检测的主要技术 |
| 1.2 电阻层析成像技术 |
| 1.2.1 电阻层析成像技术发展背景与研究现状 |
| 1.2.2 电阻层析成像的原理及系统构成 |
| 1.2.3 电阻层次成像技术关键问题与发展前景 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 电阻层析成像理论基础 |
| 2.1 电阻层析成像技术的数学物理模型 |
| 2.2 电阻层析成像技术的正问题与反问题 |
| 2.3 电阻层析成像技术的微弱信号检测 |
| 2.3.1 模拟乘法型解调原理 |
| 2.3.2 开关型解调原理 |
| 第3章 电阻层析成像硬件电路设计 |
| 3.1 激励电流源设计 |
| 3.1.1 基于直接数字合成（DDS）芯片的正弦电压发生器 |
| 3.1.1.1 AD7008 的接口设计 |
| 3.1.1.2 AD7008 控制字的计算 |
| 3.1.1.3 AD7008 的设置时序 |
| 3.1.1.4 精确延时时间的计算 |
| 3.1.2 高截止频率LC 平滑滤波器设计 |
| 3.1.3 电压控制电流源设计 |
| 3.1.4 激励电流源改进电路及性能测试 |
| 3.2 电极选通逻辑控制器设计 |
| 3.2.1 基于CPLD 的电极选通逻辑控制器硬件实现 |
| 3.2.2 电极选通逻辑控制器的功能仿真及测试 |
| 3.3 信号调理电路设计 |
| 3.3.1 前置放大滤波电路 |
| 3.3.2 程控放大电路 |
| 3.3.3 解调电路 |
| 3.4 数据采集电路 |
| 3.5 USB 数据通讯电路 |
| 3.6 故障监测报警电路 |
| 3.7 电阻层析成像数据采集系统实时性能分析 |
| 3.8 数据采集系统主要指标 |
| 3.9 本章小结 |
| 第4章 电阻层析成像程序设计 |
| 4.1 下位机控制程序 |
| 4.2 基于VB 的上位机控制程序 |
| 4.3 USB 接口程序 |
| 4.4 电阻层析成像 Matlab 源程序库化及其调用 |
| 4.4.1 线性反投影LBP 算法的Matlab 库化 |
| 4.4.2 线性反投影算法的VB 调用 |
| 第5章 电阻层析成像系统测试 |
| 5.1 管道模拟装置原始信号测试 |
| 5.2 数据重复性测试 |
| 5.3 成像实验 |
| 5.3.1 不同位置成像实验 |
| 5.3.2 不同电流激励下的成像实验 |
| 5.3.3 固定相位开关解调数据测试及成像实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（10）基于相邻对称双电流源激励的电阻层析成像测量研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 前言 |
| 1.1 两相流检测技术的背景及现状 |
| 1.1.1 两相流的概念及特点 |
| 1.1.2 两相流参数检测的意义 |
| 1.1.3 两相流参数检测技术的现状 |
| 1.1.4 两相流参数检测技术的发展趋势 |
| 1.2 电阻层析成像技术概述 |
| 1.2.1 电阻层析成像技术的产生与发展 |
| 1.2.2 电阻层析成像系统组成 |
| 1.2.3 电阻层析成像技术的发展方向 |
| 1.3 本论文的主要工作与内容 |
| 第2章 电阻层析成像的正问题与反问题理论分析 |
| 2.1 ERT 的正问题分析 |
| 2.1.1 ERT 正问题简介 |
| 2.1.2 ERT 正问题的求解方法 |
| 2.1.3 利用有限元法求解ERT 正问题 |
| 2.2 双电流源激励模式求解ERT 正问题 |
| 2.3 电阻层析成像中的反问题分析 |
| 2.3.1 反问题的非线性与不适定性 |
| 2.3.2 常用图像重建算法简介 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 双电流源电阻层析成像灵敏度系数法 |
| 3.1 双电流源激励模式简介 |
| 3.1.1 单电流源数据采集模式 |
| 3.1.2 双电流源激励模式 |
| 3.2 重建图像的质量评价 |
| 3.3 双电流源灵敏度系数算法（STM） |
| 3.3.1 灵敏度原理（Sensitivity Theory） |
| 3.3.2 灵敏度系数法的改进 |
| 3.3.3 双电流源灵敏度系数法仿真结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 双电流源电阻层析成像牛顿-拉夫森算法 |
| 4.1 修正的牛顿－拉夫森（MNR）算法 |
| 4.1.1 MNR 算法的实现步骤 |
| 4.1.2 雅可比矩阵的求解 |
| 4.2 MNR 算法图像重建仿真结果 |
| 4.2.1 MNR 算法仿真结果 |
| 4.2.2 使用多组双电流源数据的MNR 算法仿真结果 |
| 4.3 学习因子对双电流源MNR 算法的影响 |
| 4.3.1 学习因子概念的引入 |
| 4.3.2 采用不同学习因子进行图像重建的仿真结果 |
| 4.4 基于局部自适应均值滤波方法的牛顿-拉夫森算法 |
| 4.4.1 局部自适应均值滤波MNR 算法的引入 |
| 4.4.2 局部自适应均值滤波MNR 算法的原理 |
| 4.4.3 局部自适应均值滤波MNR 算法的仿真结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于正弦矢量逼近方法的牛顿-拉夫森算法 |
| 5.1 正弦矢量逼近方法 |
| 5.2 采用正弦矢量逼近的仿真结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、基于USB技术的电阻层析成像系统通讯方法的研究（论文参考文献）
- [1]电学/超声双模态层析成像压缩感知图像重建方法研究[D]. 张潍. 天津大学, 2020(01)
- [2]油水界面测量过程方法优化及系统应用研究[D]. 任喜伟. 陕西科技大学, 2019(01)
- [3]多频电阻抗层析成像系统设计与算法研究[D]. 韩冰. 天津大学, 2018(06)
- [4]新型电学层析成像技术及其应用研究[D]. 谭梧浩. 浙江大学, 2016(08)
- [5]具有远程高速通讯功能的电阻层析成像系统设计[D]. 张金雨. 天津大学, 2016(11)
- [6]基于数字相敏解调技术的电容耦合电阻层析成像系统研究及应用[D]. 柴马竞. 浙江大学, 2014(09)
- [7]电学成像算法及气固两相流研究[D]. 李守晓. 天津大学, 2012(05)
- [8]基于ARM的嵌入式电阻层析成像测量系统设计[D]. 李涛. 中国石油大学, 2011(11)
- [9]电阻层析测量系统数据采集装置的设计[D]. 杨富广. 中国石油大学, 2010(04)
- [10]基于相邻对称双电流源激励的电阻层析成像测量研究[D]. 张秋霞. 中国石油大学, 2010(04)