电阻层析成像系统的设计

摘要 电阻层析成像（ERT）技术是近年来发展起来的一种基于电阻传感机理的过程层析成像（PT）技术，适用于两相流中以导电性介质为连续相的工业过程，可提供封闭的管道或过程容器设备内部多相组分物质参数的二维/三维可视化信息，具有非侵入、响应速度快、成本低、安全性能好、适应范围广等优点。针对我校对电阻层析成像技术的研究尚处于初步阶段的情况，在总结了电阻层析成像技术的研究现状、技术特点，分析了其数学物理模型的基础上，基于matlab编写了一个电阻层析成像仿真软件包。该软件包完成了通过有限元方法（FEM）对ERT正问题的求解；实现了利用线性反投影算法与修正的牛顿——拉夫逊类算法等ERT反问题算法进行图像重建，同时就反问题中的电极数、正则化因子、迭代初值以及噪声的影响做了深入探讨；并提出了相关系数与方差作为重建图像的质量评价指标，使重建图像的优劣有了在数值上的比较。另外，将遗传算法与粒子群优化算法这两种人工智能优化算法引入到图像重建算法中，极大地提高了两相流重建算法的收敛性和准确性。