電容成像技術(shù)在熱物理量測量中的應(yīng)用研究.pdf

1、電容層析成像技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一項基于電容敏感原理的過程成像技術(shù)，該技術(shù)具有非輻射、非侵入、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可獲取二維/三維過程參數(shù)信息等優(yōu)點，是一項極具發(fā)展?jié)摿Φ倪^程成像技術(shù)。本文針對電容層析成像技術(shù)的圖像重建、傳感器設(shè)計及標定等關(guān)鍵技術(shù)進行了深入的研究，具體內(nèi)容如下： 詳細總結(jié)了電容層析成像圖像重建算法，將算法分為非迭代類、迭代類及智能優(yōu)化三大類，并對算法的各類準則加以總結(jié)。同時，在總結(jié)近幾年應(yīng)用較廣泛的迭

2、代方法的基礎(chǔ)上，給出了一種通用迭代公式，推導出了通用優(yōu)化迭代步長公式，進一步導出了通用迭代-單步法公式。 比較了四種不同正則類算法，結(jié)果表明，除深度歸一法外，標準Tikhonov法、光滑約束法及Rutishauser法成像質(zhì)量無明顯區(qū)別。實際應(yīng)用中考慮正則參數(shù)的取值范圍，應(yīng)優(yōu)先采用標準Tikhonov法、光滑約束法。此外，還采用相關(guān)系數(shù)、空間圖像誤差及歸一化均方距離等評價指標對常用的ECT圖像重建算法進行了比較評價。 提

3、出一種采用均勻設(shè)計與最小二乘支持向量機相結(jié)合的電容層析成像傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法。該方法以敏感場均勻度為設(shè)計目標，采用均勻設(shè)計安排試驗，并用因素輪換法進行尋優(yōu)計算，從而得出優(yōu)化的傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)。結(jié)果表明：經(jīng)過優(yōu)化的電容成像系統(tǒng)具有較好的成像效果。該方法試驗次數(shù)少，具有較強的實用性。 針對常規(guī)傳感器無法滿足微小尺度脈動熱管流型測量的需要，比較分析了三種不同徑向電極布置方法，提出一種新型徑向電極布置的微小尺度傳感器，并對電極間絕緣介

4、質(zhì)介電常數(shù)及屏蔽罩與電極外表面距離對電極對間電容的影響都進行了詳細的探討。將新設(shè)計的傳感器用于脈動熱管流型監(jiān)測，獲得了較好的結(jié)果。 根據(jù)代用炸藥壓制成型測量的特點，提出采用無徑向電極的內(nèi)置電極傳感器布置方式，采用線性標定法，并對該方法進行了驗證。 針對通道型多孔介質(zhì)的結(jié)構(gòu)，經(jīng)適當簡化，推導出測量電容與被測物質(zhì)介電常數(shù)的標定關(guān)系式，根據(jù)該關(guān)系式提出一種三點標定法，并將其應(yīng)用于多孔介質(zhì)燃燒的標定，并用仿真模型及實驗證明了該方