学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

ECT/ERT双模态阵列电极优化设计及其正问题研究

作　者: 汪婧
导　师: 王化祥
学　校: 天津大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 电容/电阻层析成像 COMSOL 敏感阵列电极正问题电阻抗层析成像先验知识
分类号: TP274.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 359次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载

内容摘要

作为一种无损可视化测量手段,电学成像技术因其价格低廉、响应速度快、无侵入、无损害,在工业和医学领域具有重要的应用价值。电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)和电阻层析成像(Electrical Resistance Tomography,ERT)是基于电磁场理论的新型测量技术,ERT适于测量以导电性介质为连续相的介质,而ECT适于测量以非导电性介质为连续相的介质。为深入分析电学层析成像的测量机理,本论文对ERT/ECT双模态敏感阵列电极优化及ECT/ERT仿真研究等有关方面内容进行了系统研究:(1)分析ECT/ERT敏感场的‘软场’特性,借助大型有限元软件COMSOL,对ECT/ERT阵列电极进行三维电场仿真,分析敏感阵列电极几何形状、结构参数对敏感场分布的影响;(2)本文通过电磁场有限元仿真软件COMSOL分析,分别构建(ERT/ECT)成像系统敏感阵列电极三维模型。基于敏感场分布的均匀性、相关系数及空间分辨率等优化指标,进行了ECT/ERT双模态空间敏感阵列电极优化设计;(3)基于COMSOL Script二次开发模板,设计了二维ECT和ERT仿真系统用户界面。该用户界面大大提升了仿真过程的可视效果,成像状态更直观明了;(4)根据CT脑部和肺部扫描图像构建人体脑部和肺部模型,同时引入人体脑部和肺部组织的结构特征等先验信息,构建人体脑部和肺部模型,采用共轭梯度算法,对脑部和肺部EIT进行仿真研究。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-15
  1.1 过程层析成像技术发展概况  8-9
  1.2 ECT/ERT 技术的研究现状及研究意义  9-13
  1.3 本论文的研究内容  13-14
  1.4 本论文的组织结构  14-15
第二章双模态物理模型的数学表述  15-24
  2.1 ECT 敏感场数学描述  16-17
  2.2 ERT 敏感场数学描述  17-19
  2.3 ECT/ERT 正问题分析  19-21
  2.4 ECT/ERT 逆问题  21-22
  2.5 COMSOL 介绍  22-24
    2.5.1 基本介绍  22-23
    2.5.2 COMSOL Multiphysics 的特点  23-24
第三章三维双模态阵列电极结构设计与参数优化  24-55
  3.1 ECT/ERT 电场分析及基本理论  24-28
    3.1.1 电容层析成像ECT 电场分析  25-28
    3.1.2 电阻层析成像ERT 电场分析  28
  3.2 电极优化设计指标  28-31
    3.2.1 灵敏场的求解  28-29
    3.2.2 优化指标及算法  29-31
      3.2.2.1 场灵敏度的均匀性  29-30
      3.2.2.2 相关系数  30
      3.2.2.3 分辨率  30-31
      3.2.2.4 算法  31
  3.3 3D-ECT/ERT 敏感阵列电极结构参数设计  31-39
    3.3.1 3D-ECT 敏感阵列电极结构优化  31-38
      3.3.1.1 3D-ECT 敏感电极结构的选择  31-33
      3.3.1.2 屏蔽层影响  33-34
      3.3.1.3 径向电极影响  34-36
      3.3.1.4 电极厚度影响  36-38
    3.3.2 3D-ERT 阵列电极结构优化  38-39
      3.3.2.1 ERT 的电极材料分析  38
      3.3.2.2 3D-ERT 电极结构的选择  38-39
  3.4 三维ECT/ERT 阵列电极尺寸参数优化设计  39-55
    3.4.1 3D-ECT 阵列电极尺寸优化  40-43
    3.4.2 3D-ERT 阵列电极尺寸优化  43-47
    3.4.3 ECT/ERT 激励模式的正问题研究  47-55
      3.4.3.1 独立测量数  47-49
      3.4.3.2 激励模式仿真研究  49-55
第四章基于COMSOL 二次开发模板的ERT/ECT 用户界面的设计  55-66
  4.1 COMSOL Script 二次开发工具基本功能介绍  55-57
  4.2 2D-ERT 仿真系统用户界面的开发与设计  57-63
  4.3 2D-ECT 仿真系统用户界面的开发与设计  63-66
第五章二维EIT 正问题的仿真研究  66-75
  5.1 二维EIT 正问题研究意义  66
  5.2 基于先验信息电阻抗层析成像脑部模型的仿真研究  66-71
    5.2.1 模型的建立  66-68
    5.2.2 基于先验知识的雅可比矩阵  68-70
    5.2.3 图像重建  70
    5.2.4 仿真实验结果  70-71
  5.3 基于肺部先验知识的电阻抗成像研究  71-75
    5.3.1 灵敏场分布比较  72-74
    5.3.2 仿真实验结果  74-75
第六章总结与建议  75-77
参考文献  77-82
发表论文和参加科研情况说明  82-83
致谢  83

ECT/ERT双模态阵列电极优化设计及其正问题研究

内容摘要

全文目录

相似论文