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题目:多频电学层析成像系统设计

关键词:电阻层析成像;硬件电路;FPGA;程序设计;图像重建算法

  摘要


  电学层析成像(Electrical Tomography,ET)是一种用于多相流分布参数测量的可视化技术。它通过测量安装在被测场域表面的电极间的电阻或电容并在合适的图像重建算法基础上,计算出被测场域的电导率或者介电常数分布,通过参数成像来实现无损、快速获取场域内的介质分布的状况。而电学层析成像技术以它非侵入性、无辐射、结构简单、成本低、实时性好、响应快等优势成为解决多相流检测问题的有效手段,具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。

  本论文工作结合FPGA在并行逻辑控制和信号处理方面的特点,设计了一套基于FPGA的多频电阻层析成像系统。主要工作如下:

  1、基于实验室已有的单频电阻层析成像系统,采用可编程FPGA作为核心器件,实现对底层电路的逻辑控制、激励源的产生、程控PGA电路的控制、正交序列解调、数据缓存以及通过USB接口实现与上位机的通讯等功能。

  2、将用于图像重建的分解方法推广到部分电极的情形,并对在线图像重建软件界面进行了优化。

  3、进行了系统的性能测试和分析,通过搭建的电阻层析成像系统平台,获得实验数据并进行处理分析,表明该电阻层析成像系统测量的数据具有较好重复性。