【摘 要】
：
电磁层析成像（Electromagnetic Tomography,EMT）技术作为一种新型的电学层析成像（Electrical Tomography,ET）技术,具有非接触,非介入,成本低等优势,因其对电导性和磁导性的物质比较敏感,所以,在工业生产测量过程、生物医学以及无损检测等领域,都有很大的应用前景。EMT技术是以电磁感应原理为基础,对电磁线圈施加交流电流激励,交变的电场会产生电磁场,在产生
论文部分内容阅读
电磁层析成像（Electromagnetic Tomography,EMT）技术作为一种新型的电学层析成像（Electrical Tomography,ET）技术,具有非接触,非介入,成本低等优势,因其对电导性和磁导性的物质比较敏感,所以,在工业生产测量过程、生物医学以及无损检测等领域,都有很大的应用前景。EMT技术是以电磁感应原理为基础,对电磁线圈施加交流电流激励,交变的电场会产生电磁场,在产生的主磁场作用下,被测物场内部具有电导性或电磁性的介质会生成涡流,涡流会生成次级磁场,与线圈产生的主磁场混合会得到反映被测物场内部介质信息的叠加磁场,该叠加磁场会在检测线圈边界感应生成电压信号,通过对该电压信号进行测量与处理,就可得到被测物场内部介质的分布信息,从而对物场内的介质进行图像重建。本文以EMT测量系统为研究对象,针对EMT系统检测线圈感应电压微弱、动态范围大且信噪比低的问题,从提高EMT系统抗干扰能力、系统测量精度和数据采集速度等方面,完成了对电磁层析成像系统的设计。并在此基础上,搭建了 EMT系统实验平台。本文的主要工作体现在以下几个方面:（1）在有限元仿真软件COMSOL环境下建立了 EMT的基本模型,对EMT传感器线圈数量及半径进行了模拟仿真研究,对仿真结果进行了分析,为后续硬件电路传感器阵列的设计奠定基础。同时对传感器激励策略进行了研究分析,最终采用单一循环激励模式。（2）设计了电磁层析成像的硬件系统电路。首先为了获得高稳定性和低失真的正弦交流激励信号,采用了 DDS芯片AD9754生成系统的交流信号激励源,对产生的交流激励信号进行功率放大以驱动线圈;然后为了提高系统的抗电磁干扰能力,使用抗电磁干扰能力较强的舌簧继电器G6K-2P-Y重新设计了多路开关模块,实现对不同线圈的切换;针对EMT系统的测量信号微弱、动态范围大且系统采样精度要求高的特点,设计了前置放大模块、PGA放大模块、带通滤波器以提高测量电压的信噪比;针对EMT系统数据采集量大且需要快速处理、通道切换逻辑复杂以及图像重建算法结构复杂的特点,采用单一的控制方式难以满足系统实时性和稳定性的要求,本文提出基于FPGA和ARM的EMT系统控制方案,实现对系统的最优控制。（3）实现了对系统软件的编程。基于对硬件测量系统的设计,完成了 EMT软件控制系统的设计,主要包括下位机程序设计、USB串口传输程序设计以及基于LabVIEW上位机数据处理与显示平台的设计。针对传统模拟乘法器解调方式已成为进一步提高系统测量精度和实时性的瓶颈,提出并且设计了基于FPGA的正交序列数字解调方式,实现系统的实时性和测量精度的提高。（4）搭建了 EMT系统实验平台,完成了硬件系统制作与调试和对软件系统的编程与测试。同时对激励源信号的稳定性、系统测量通道一致性、图像重建等做了相关测试。实验结果表明在本系统完成了数据的采集和初步成像,实验结果达到了预期要求。
其他文献
两轮移动自平衡小车是轮式移动机器人其中的一种类型。因为其本身体积小,便于携带,灵活性高等特点,被广泛应用于传统工业、军事、搜救工作、日常巡逻以及我们的生活中,所以两轮自平衡小车系统的安全性和稳定性是非常需要考虑的问题。两轮自平衡小车系统是一类典型的欠驱动、强耦合的非线性系统,本文根据构建的自平衡小车模型,基于动力学模型研究小车的直立平衡问题,基于纯滚动无滑动情况下和有侧滑滑动的运动学模型以及无扰动
目标跟踪技术是计算机视觉的一个新兴研究方向,在现实世界中有着广泛的应用,可应用人机交互、智能监控和军事等领域,因此,目标跟踪技术受到了大量研究者的关注。本文的主要目的是进行目标跟踪方法研究,在现实生活中,跟踪的目标不可避免的会受到遮挡和光照等复杂因素的干扰,从而导致跟踪的准确率和成功率降低。为了解决遮挡和光照等复杂场景下对目标跟踪算法的干扰,本文从以下三个方面进行了深入的研究,主要研究内容和贡献如
现代工业系统正朝着复杂化,大型化发展,系统的安全运行和可靠性越来越重要。在系统越来越复杂的同时,系统出现故障的可能性也在增加,因此容错控制在现实生产生活中的重要性不言而喻。工业系统中一般都含有非线性部件,因此非线性系统具有较高的研究价值。实际工程系统中通常含有随机噪声,因此针对随机系统的研究也取得了较大的进步。本文在国内外关于严格反馈非线性系统的研究基础上,采用容错控制技术,解耦backstepp
随着科学技术的发展,现代工业系统的规模和复杂程度也日益增加。气垫炉设备在退火过程占据着十分重要的地位,气垫炉的运行状态对产品质量产生了直接的影响。因此,对气垫炉的运行状态监测方法的研究就变得十分重要。近年来基于数据驱动的故障检测与诊断引起了广泛的关注,并成为过程监控领域重要的方向。多元统计的方法是目前较为常用的过程监测方法,其主要是通过对工业过程数据进行分析建模来实现对生产过程的在线监测。慢特征分
在岩石录井工程中,通过岩石实物样品确定地层岩性、流体性质以及岩层位置,进而确定油气田的储藏情况;在地球环境演化过程中,岩石矿物也会随之产生变异或者转变以适应地球环境的变化;另外,加强对地球上的地质构造、岩性条件等影响地质灾害的重要因素研究有利于提高对地质灾害进行预测的能力。因此,岩石岩性识别在油气田探测开发、研究地球成因及演化发展、地质灾害分析预测等众多方面起着不可替代的导向作用,岩石的识别分类对
视网膜血管的形态和结构的变化与人体中的糖尿病、高血压等疾病的发展有着密切的关系,而视网膜血管本身也具有便于观察的特点。因此视网膜图像中血管的自动分割问题对于医学领域具有重要的意义。近些年来,深度学习方法在该问题上应用已经非常广泛,经过几年的发展已经有了很多成果。因此,本文以视网膜图像血管分割为目标任务,深入研究了深度学习和迁移学习在血管分割上的应用。主要工作如下:（1）对视网膜图像血管分割的研究现
随着经济的快速发展,越来越多的企业开始采用自动化设备代替人工进行生产流水线上的工作。DELTA并联机器人作为自动化设备机器人的代表以其速度快、精度高、结构紧凑、负载能力大等特点被广泛应用在食品、药品等行业。对于生产流水线工作,DELTA并联机器人的轨迹规划和抓取策略是其核心所在。因此,本文以DELTA并联机器人为研究对象,针对目标物体在传送带上摆放密集程度不同的问题,给出基于位置预测的多目标动态抓
目的 探讨血清甘油三酯（TG）及总胆固醇（TC）检测在诊断非酒精性脂肪肝（NAFLD）中的应用价值。方法 选取南阳市中心医院2018年10月至2021年10月收治的30例非酒精性脂肪肝患者设为NAFLD组，31例酒精性脂肪肝患者设为AFLD组，另选取同时间段内来本院健康体检者30例作为对照组，收集各组患者的血液样本，检测血清TC及TG水平，分析其对NAFLD的诊断效能。结果 NAFLD组与AFLD
钢包精炼炉是实现钢水精炼的重要工艺设备。合金化控制是钢包精炼炉的一项工艺任务。然而长久以来,现有的合金添加优化模型在实际应用中并没有取得良好的效果,人们依赖于人工经验来给出合金投料设定值,这样不能合理地优化合金加料方案,不利于对钢水进行窄成分控制,甚至会影响钢材的质量。为此,本文对精炼炉合金添加优化模型进行了深入研究。在分析现有合金添加优化方法的基础上,以合金成本最低为目标,基于物料守恒,建立了基
随着我国城镇人口剧增,人均土地占有面积急剧减少,停车难已成为很现实的问题,立体车库可以大幅节约车位用地面积,在相同面积下提供更多的车位。其中,垂直循环式立体车库具有停车密度高、布置灵活、运行经济等特点,研究垂直循环立体车库运作优化的问题具有很好的理论与应用价值。在本文中,针对垂直循环立体车库中的存车和取车用户等待时间较长、车库能耗较高等问题,对这种新型的立体车库的运作方式进行建模,根据模型特点选取