电容层析成像系统传感器优化设计  

Sensor optimization design in electrical capacitance tomography system

作　　者：王莉莉[1,2] 陈德运[2] 于晓洋[1] 刘金泽 邓舸 

机构地区：[1]哈尔滨理工大学仪器科学与技术博士后科研流动站,哈尔滨150080 [2]哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院,哈尔滨150080 [3]航天科技控股集团股份有限公司,哈尔滨150060

出　　处：《仪器仪表学报》2015年第3期515-522,共8页Chinese Journal of Scientific Instrument

基　　金：国家自然科学基金(60572153;60972127);黑龙江省教育厅计划(11541040;12511097);黑龙江省青年科学基金(QC2012C059);黑龙江省博士后基金(LBH-Z11109)资助项目

摘　　要：针对电容层析成像系统的数据采集系统存在的灵敏度低,检测信号微弱,信噪比低等问题,分析电容传感器各结构参数对系统物理性能的影响,建立了传感器敏感场场域的数学模型,从软场角度,介质分布,敏感场的均匀性以及传感器结构参数等方面进行了分析,确定了传感器的优化设计函数。采用响应面方法对隐式函数进行拟合,得到响应面方程并加以验证,获得了一组传感器优化参数,完成了传感器的优化设计。图像重建结果表明,采用优化后得到的传感器重建精度高,对ECT系统的研究具有重要意义。Aiming at the problem that low sensitivity,weak detecting signal,low signal to noise ratio and etc.exist in the data acquisition system of electrical capacitance tomography system,the influence of capacitance sensor structure parameters on the physical properties of the system is discussed,and the mathematical model of the sensor sensitivity field is established.The soft field,the medium distribution,the sensitivity-field distribution uniformity and the structural parameters of the sensor are analyzed; and the optimal design function of the sensor is determined.The response surface method is adopted to fit the implicit function; the response surface equation is obtained and verified;and a set of optimal parameters are achieved.The optimization design of the sensor is finished.The image reconstruction results show that with the optimized sensor,high reconstruction accuracy is achieved,which is important in the research of ECT system.

关 键 词：电容层析成像 传感器 优化设计 响应面 

分 类 号：TP216[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置] TH89[自动化与计算机技术—控制科学与工程]