電磁測(cè)量與成像技術(shù)三維有限元建模與特性分析.pdf

1、電磁層析成像(Electromagnetic Tomography，EMT)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種電學(xué)層析成像(Electrical Tomography，ET)技術(shù)，它具有非侵入，非接觸及無(wú)危害的優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)導(dǎo)電和導(dǎo)磁物質(zhì)均有敏感性，因此在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域都有應(yīng)用的前景。
　　 EMT技術(shù)基于電磁感應(yīng)原理，在外加交變電流引起的激勵(lì)主磁場(chǎng)的作用下，物場(chǎng)中的導(dǎo)電媒質(zhì)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)渦流，導(dǎo)磁媒質(zhì)會(huì)被磁化產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生次級(jí)

2、磁場(chǎng)，對(duì)原有的激勵(lì)磁場(chǎng)產(chǎn)生調(diào)制作用。因此，通過(guò)檢測(cè)被測(cè)物場(chǎng)空間的邊界信號(hào)，可以得到物場(chǎng)內(nèi)電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率的分布信息，從而能夠重建被測(cè)物場(chǎng)的空間分布。
　　 本論文從EMT的基本理論出發(fā)，借助Comsol有限元分析軟件，建立了三維電磁測(cè)量和EMT技術(shù)的仿真模型。在此模型基礎(chǔ)上，進(jìn)行了敏感場(chǎng)的仿真分析，并對(duì)實(shí)際EMT系統(tǒng)的屏蔽層進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 本文的主要工作體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：
　　 1、根據(jù)EMT的原理，從電

3、磁場(chǎng)基本理論出發(fā)，推導(dǎo)出EMT敏感場(chǎng)的數(shù)學(xué)描述，包括敏感場(chǎng)方程和邊界條件。并分析了應(yīng)用有限元數(shù)值計(jì)算方法求解EMT正問(wèn)題的可行性。
　　 2、建立了電渦流檢測(cè)的三維仿真模型，對(duì)于不同電導(dǎo)率的被測(cè)金屬，將檢測(cè)信號(hào)的仿真結(jié)果與解析解的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，取得了較好的一致性，并且利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。由于電渦流檢測(cè)技術(shù)與EMT技術(shù)的物理本質(zhì)是一致的，所以進(jìn)而證明了三維EMT仿真模型的正確性。
　　 3、在已建立的三維EMT仿真模