压缩感知在电容层析成像中的应用 被引量：13

1

作者 张立峰 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期2316-2321,共6页

压缩感知(CS)理论是在充分利用信号稀疏性或可压缩性的情况下,对信号进行少量采样即可实现信号的精确重建。本文尝试将CS理论应用于电容层析成像(ECT)图像重建中,首先,使用快速傅里叶变换(FFT)基将原始图像灰度信号进行稀疏化处理;其次,... 压缩感知(CS)理论是在充分利用信号稀疏性或可压缩性的情况下,对信号进行少量采样即可实现信号的精确重建。本文尝试将CS理论应用于电容层析成像(ECT)图像重建中,首先,使用快速傅里叶变换(FFT)基将原始图像灰度信号进行稀疏化处理;其次,将ECT灵敏度矩阵的各行按随机顺序进行排列,得到ECT系统随机观测矩阵;最后,选取当前普遍使用的基于内点法、梯度投影(GPSR)算法以及贪婪算法的CS图像重建算法进行ECT图像重建,并与线性反投影及Landweber迭代算法进行了对比。仿真实验结果表明:基于CS图像理论的ECT图像重建算法,其重建精度有所提高。本文同时分析了3种CS图像重建算法的优缺点及适用范围。 展开更多

关键词 电容层析成像(ect) 图像重建 压缩感知(CS) 内点法 GPSR算法 贪婪算法

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基于阵列式静电传感器的密相气力输送煤粉颗粒运动特性分析 被引量：12

2

作者 付飞飞 许传龙 +1 位作者 王式民 闫勇 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期536-541,共6页

首先运用有限元法系统分析了阵列式静电传感器灵敏度的分布特性.然后在密相气力输送实验装置上,利用阵列式静电传感器和电容层析成像(ECT)技术获得了不同表观气速(5.7,6.9,8.1 m/s)下的静电输出信号和管道截面的煤粉分布图像.结合ECT成... 首先运用有限元法系统分析了阵列式静电传感器灵敏度的分布特性.然后在密相气力输送实验装置上,利用阵列式静电传感器和电容层析成像(ECT)技术获得了不同表观气速(5.7,6.9,8.1 m/s)下的静电输出信号和管道截面的煤粉分布图像.结合ECT成像结果,利用FFT变换和近似熵方法分别得到阵列传感器输出静电信号的频谱特性和近似熵值.结果表明:随表观气速增大,输送管道内颗粒速度增大,并且稀相区颗粒径向速度波动明显;浓相区的近似熵值一直大于稀相区的近似熵值,并且随两者之差的减小,ECT成像图表明此过程煤粉分布更均匀,输送悬浮性越好. 展开更多

关键词 阵列式静电传感器 电容层析成像(ect) 密相气力输送 频谱 近似熵

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用于电容层析成像系统的电容测量电路 被引量：3

3

作者 孙楠 黄民 祁志生 《北京机械工业学院学报》 2006年第2期17-20,共4页

电容层析成像(ECT)技术是目前最具发展前景的多相流参数检测方法,可进行多相流相浓度、流型、流量等参数的在线测量。介绍了12电极ECT成像系统的测量原理及设计方法。研制了一种交流激励的微电容测量电路,该电路具有较强的抗杂散电容性... 电容层析成像(ECT)技术是目前最具发展前景的多相流参数检测方法,可进行多相流相浓度、流型、流量等参数的在线测量。介绍了12电极ECT成像系统的测量原理及设计方法。研制了一种交流激励的微电容测量电路,该电路具有较强的抗杂散电容性能,结构简单、容易实现等优点,较好地解决了电子开关的电荷注入效应对测量分辨率的影响问题。实验表明:电容测量的分辨率可达5.5×104pF。 展开更多

关键词 电容层析成像(ect) 交流激励 测量电路

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基于SENet双路径多尺度特征融合的ECT图像重建 被引量：1

4

作者 马敏 李继伟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期180-186,共7页

针对单一神经网络在电容层析成像图像重建过程中难以捕捉复杂、深层电容向量特征的问题,提出一种基于压缩激励网络(squeeze-and-excitation networks,SENet)双路径多尺度特征融合的电容层析成像图像重建算法。构建多尺度密集深度空洞卷... 针对单一神经网络在电容层析成像图像重建过程中难以捕捉复杂、深层电容向量特征的问题,提出一种基于压缩激励网络(squeeze-and-excitation networks,SENet)双路径多尺度特征融合的电容层析成像图像重建算法。构建多尺度密集深度空洞卷积模块,使模型获得更大的局部感受野的同时可以保持较低计算复杂度,并实现多尺度特征融合,以捕获电容向量的多尺度细节特征,增强模型的表征能力;采用残差神经网络解决深层网络提取特征时出现的退化现象,并添加SENet模块重新标定电容特征张量所属通道对应权重,校准特征响应。形成具有双向特征提取能力的双通道多特征融合的混合模型,以更好的拟合电容张量与介电常数之间的非线性映射关系。试验结果表明,BSFF算法相对于Landweber迭代算法、CNN算法等具有更高的图像重建质量,更好的鲁棒性。 展开更多

关键词 电容层析成像(ect) 图像重建 多尺度特征融合 残差神经网络

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基于均匀设计及非线性偏最小二乘法的非闭合电极ECT传感器参数优化设计 被引量：2

5

作者 刘靖 刘石 +2 位作者 姜凡 雷兢 孙猛 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期59-64,共6页

提出了一种非闭合电极电容层析成像(ECT)传感器结构参数的优化方法。采用均匀设计结合非线性偏最小二乘(NPLS)回归,提取传感器结构参数(电极极板的宽度 l、绝缘外壳的壁厚δ_1、屏蔽罩与绝缘外壳间距δ_2及绝缘外壳材料的相对介电常数ε... 提出了一种非闭合电极电容层析成像(ECT)传感器结构参数的优化方法。采用均匀设计结合非线性偏最小二乘(NPLS)回归,提取传感器结构参数(电极极板的宽度 l、绝缘外壳的壁厚δ_1、屏蔽罩与绝缘外壳间距δ_2及绝缘外壳材料的相对介电常数ε)与待优化指标(敏感场的均匀度及灵敏度指标 p′、最大与最小电容的比值 K)间的函数关系,建立相应的优化目标泛函,通过对优化目标泛函的求解,最终获得传感器结构参数的最优值。并以10电极非闭合电极 ECT 传感器为研究对象,进行了结构参数的优化设计,根据优化结果设计制作了非闭合电极 ECT 传感器,对其成像进行了仿真与实测。结果表明,参数优化后的传感器图像重建质量优于未优化的传感器。 展开更多

关键词 电容层析成像(ect) 传感器 优化设计 均匀设计 非线性偏最小二乘法

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基于非线性最小二乘的电容层析成像图像重建算法 被引量：3

6

作者 陈宇 陈德运 +1 位作者 王莉莉 于晓洋 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期163-167,共5页

针对电容层析成像技术中的'软场'效应和病态问题,提出了基于非线性最小二乘算法的新电容层析成像(ECT)算法。在分析非线性最小二乘问题残量原理的基础上,给出了目标函数中二阶信息项的割线近似的校正公式,并利用Lipschitz空间... 针对电容层析成像技术中的'软场'效应和病态问题,提出了基于非线性最小二乘算法的新电容层析成像(ECT)算法。在分析非线性最小二乘问题残量原理的基础上,给出了目标函数中二阶信息项的割线近似的校正公式,并利用Lipschitz空间连续的性质对非线性最小二乘算法的收敛性进行了证明,在此基础上探讨了ECT应用该算法的可行性。该算法满足收敛条件且重建图像误差小。仿真和实验结果表明,与LBP、Landweber和共轭梯度算法相比,对于简单流型该算法兼备成像质量高、边界均匀稳定等优点,该算法的提出为ECT图像重建算法的研究提供了一个新的思路。 展开更多

关键词 电容层析成像(ect) 图像重建 迭代算法 非线性最小二乘

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基于改进半阈值算法的电容层析成像滑油监测方法研究 被引量：3

7

作者 马敏 刘一斐 王力 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2590-2599,共10页

针对航空滑油检测过程中电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)存在的病态性和欠定性问题,将稀疏正则化中基于L1/2正则化的半阈值迭代算法应用到ECT图像重建,加入L2范数的惩罚项,构造新的泛函模型,并在迭代过程中设计一... 针对航空滑油检测过程中电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)存在的病态性和欠定性问题,将稀疏正则化中基于L1/2正则化的半阈值迭代算法应用到ECT图像重建,加入L2范数的惩罚项,构造新的泛函模型,并在迭代过程中设计一种新的约束项以优化解向量。仿真实验采用Comsol 5.3搭建系统模型,Matlab 2014a处理采集数据。实验结果表明,与Landweber迭代算法相比,改进算法成像误差降低37.33%,相关系数提升33.67%;与半阈值迭代算法相比,改进算法成像误差和相关系数分别降低12.31%和提升11.86%,图像误差降低至0.24,相关系数提升至0.92,且成像时间依然保持在0.06s。实际滑油监测的实验系统采用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)直接数字频率生成模块生成数字量的正弦激励信号,通过D/A转化为正负交流信号对测量电极进行激励。实验结果表明,基于ECT系统的改进半阈值迭代算法可以满足航空发动机滑油监测的实时性和准确性的要求。 展开更多

关键词 滑油监测 电容层析成像(ect) 稀疏正则化 L_(1/2)正则化 L_(2)范数 半阈值迭代算法

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基于粗神经网络和特征提取的ECT流型辨识 被引量：3

8

作者 刘延东 李惠强 +4 位作者 何在刚 刘浩仟 陈玲 郑静娜 郑斯文 《辽宁大学学报（自然科学版）》 CAS 2014年第4期330-337,共8页

针对目前电容层析成像技术流型辨识精度低的问题,提出一种基于粗神经网络与特征提取相结合的方法来辨识两相流流型.该方法首先根据电容层析成像系统和流型的特点来处理电容测量数据,从而完成对各种流型特征的提取;其次对粗神经网络的结... 针对目前电容层析成像技术流型辨识精度低的问题,提出一种基于粗神经网络与特征提取相结合的方法来辨识两相流流型.该方法首先根据电容层析成像系统和流型的特点来处理电容测量数据,从而完成对各种流型特征的提取;其次对粗神经网络的结构进行设计,并利用典型流型特征参数训练粗神经网络,然后利用此粗神经网络对流型进行辨识;最后进行仿真实验.仿真实验结果表明此种方法较传统的BP神经网络具有较高的识别精度,这也为ECT流型辨识的研究提供了一个新的途径和手段. 展开更多

关键词 电容层析成像(ect) 粗神经网络(RNN) 特征提取 流型辨识

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三维ECT系统数值仿真与研究 被引量：1

9

作者 肖峰敏 刘石 +1 位作者 周旻昊 贾兆鹏 《沈阳工程学院学报（自然科学版）》 2010年第2期149-153,共5页

设计了一种方便分析电容层析成像(Electrical capacitance tomography简称ECT)传感器性能的方法,针对电容层析成像系统在检测多相流流动时的具体应用,介绍了ECT系统的结构与模型,首次通过Ansoft-maxwell 3D对ECT系统进行了有限元建模与... 设计了一种方便分析电容层析成像(Electrical capacitance tomography简称ECT)传感器性能的方法,针对电容层析成像系统在检测多相流流动时的具体应用,介绍了ECT系统的结构与模型,首次通过Ansoft-maxwell 3D对ECT系统进行了有限元建模与仿真,再次验证了ECT在检测流体应用时相对于其他检测设备的明显优势.通过Ansoft-maxwell 3D的瞬态仿真,考查了各个因素对传感器的影响,并提出了对ECT系统进行改进的方法. 展开更多

关键词 电容层析成像(ect) ANSOFT MAXWELL 3D 仿真 传感器

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电容层析成像技术及其在水泥基材料领域的应用 被引量：2

10

作者 王文涛 张鹏 +1 位作者 高凯凯 赵铁军 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2020年第7期2042-2051,共10页

水泥基材料的耐久性直接取决于水分和有害介质的侵入速度,因此基于可视化技术对水分传输过程进行动态监测、量化分析具有重要意义。电容层析成像技术(ECT)是一种基于电容敏感机理的层析成像技术,具有非侵入性、响应速度快、适用范围广... 水泥基材料的耐久性直接取决于水分和有害介质的侵入速度,因此基于可视化技术对水分传输过程进行动态监测、量化分析具有重要意义。电容层析成像技术(ECT)是一种基于电容敏感机理的层析成像技术,具有非侵入性、响应速度快、适用范围广、成本低、无辐射、便携等优点。将ECT技术应用于水泥基材料内部物质传输规律的研究中,有利于更加准确客观地评价水泥基材料的耐久性。本文系统介绍了ECT系统的组成及原理,以及国内外关于ECT技术的研究与应用进展,在此基础上分析讨论了ECT技术在水泥基材料研究领域的发展趋势和前景。 展开更多

关键词 水泥基材料 耐久性 电容层析成像(ect)

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用于气固两相流在线测量的ECT电容测量电路

11

作者 孙楠 黄民 祁志生 《计量技术》 2007年第1期7-9,共3页

电容层析成像(ECT)技术是目前最具发展前景的多相流参数检测方法。介绍了12电极ECT成像系统的测量原理及设计方法。研制了一种交流激励的微电容测量电路,该电路具有较强的抗杂散电容性能、结构简单、容易实现等优点,较好地解决了电子开... 电容层析成像(ECT)技术是目前最具发展前景的多相流参数检测方法。介绍了12电极ECT成像系统的测量原理及设计方法。研制了一种交流激励的微电容测量电路,该电路具有较强的抗杂散电容性能、结构简单、容易实现等优点,较好地解决了电子开关的电荷注入效应对测量分辨力的影响问题。经试验证明可达到的实际分辨力为0.04fF。 展开更多

关键词 电容层析成像(ect) 交流激励 测量电路 两相流

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两相流中薄层物质分布的ECT测量 被引量：1

12

作者 陈琪 李惊涛 刘石 《工业加热》 CAS 2006年第4期24-27,共4页

介绍利用电容层析成像(ElectricalCapacitanceTomography,简称ECT)对两相流中薄层物质分布进行测量的研究。在对旋流分离器中固体薄层中的浓度分布和热管中液膜厚度的测量中,应用优化的迭代成像方法,取得了良好结果。对旋流分离器的测... 介绍利用电容层析成像(ElectricalCapacitanceTomography,简称ECT)对两相流中薄层物质分布进行测量的研究。在对旋流分离器中固体薄层中的浓度分布和热管中液膜厚度的测量中,应用优化的迭代成像方法,取得了良好结果。对旋流分离器的测量结果与CFD计算相互吻合。在对热管中液膜厚度的测量中,在低加热率情况下,ECT测量结果与Nusselt公式计算的吻合良好。但在加热率升高的过程中,ECT测量的液膜厚度高于Nusselt的计算值,并且此偏差随加热率的上升而增加,对此现象做了初步分析。 展开更多

关键词 两相流 测量 电容层析成像(ect)

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工业总线标准电容层析成像系统设计

13

作者 徐康 谭超 +1 位作者 吴昊 董峰 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期2338-2344,共7页

为保证电容层析成像(ECT)系统满足航空航天领域多相流参数测试的要求,开发了一套基于CPCI工业总线标准的ECT系统。采用高性能现场可编程门阵列(FPGA)芯片作为主控芯片,实现信号激励模块、多路复用开关模块、数据处理模块、数据解调和传... 为保证电容层析成像(ECT)系统满足航空航天领域多相流参数测试的要求,开发了一套基于CPCI工业总线标准的ECT系统。采用高性能现场可编程门阵列(FPGA)芯片作为主控芯片,实现信号激励模块、多路复用开关模块、数据处理模块、数据解调和传输模块的集成式设计,将采集信号进行预处理,实现信号的滤波、放大和相敏解调,并通过CPCI工业总线接口把解调后的电容数据传送至系统上位机,完成图像重建。实验测试结果表明:系统采用1 MHz激励信号和8电极传感器的工作模式下,采用10周期的测试信号解调时,图像采集速度可达1 785幅/s,信号的信噪比高于60 d B,成像结果具有良好的空间分辨率。 展开更多

关键词 电容层析成像(ect) 多相流参数测试 工业总线接口 集成式设计 图像重建

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基于平面阵列电极传感器的ECT系统设计 被引量：4

14

作者 马敏 刘慧洁 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第2期82-83,87,共3页

设计了基于平面阵列电极传感器的电容层析成像(ECT)系统。由平面阵列电极传感器ECT系统和计算机成像界面组成,采用电容的边缘效应测量原理,对复合材料的损伤、缺陷进行检测。结果表明:在介电常数ε=3.5的玻璃块材料为被测对象的条件下,... 设计了基于平面阵列电极传感器的电容层析成像(ECT)系统。由平面阵列电极传感器ECT系统和计算机成像界面组成,采用电容的边缘效应测量原理,对复合材料的损伤、缺陷进行检测。结果表明:在介电常数ε=3.5的玻璃块材料为被测对象的条件下,得到的ECT图像分辨率高、伪影少。由此表明:该系统是一种简单有效、图像重建效果优良的无损检测(NDT)系统。 展开更多

关键词 平面阵列电极传感器 电容层析成像(ect)系统 复合材料 无损检测

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平面ECT成像上位机软件设计

15

作者 张志远 颜华 《信息与电脑》 2022年第13期161-163,共3页

平面电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)技术可以基于电容的边缘效应,通过图像重建的方式,从单一方向实现对复合材料粘接缺陷的可视化检测。平面ECT成像系统主要由平面ECT传感器、电容数据采集器和成像上位机组成。... 平面电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)技术可以基于电容的边缘效应,通过图像重建的方式,从单一方向实现对复合材料粘接缺陷的可视化检测。平面ECT成像系统主要由平面ECT传感器、电容数据采集器和成像上位机组成。文章主要介绍12极板平面ECT成像系统中成像上位机软件的设计,利用基于C++编程语言的Qt软件平台编写成像上位机软件,通过串口通信从电容数据采集器获取图像重建所需要的投影数据,然后调用一定的图像重建算法将空间介质分布的重建图像显示在界面上,实现了与下位机之间的通信、人机交互和在线成像等功能。 展开更多

关键词 平面电容层析成像(ect) 成像上位机软件 在线成像

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电容成像双共轭梯度图像重建改进算法 被引量：3

16

作者 马敏 范广永 孙颖 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1489-1494,共6页

针对电容层析成像技术(ECT)逆问题中软场效应的影响,以及重建图像时使用的传统迭代类算法迭代次数多、成像速度慢等问题,将双共轭梯度(BICG)应用到电容层析成像技术中,为了得到更好的重建效果,提出了双共轭梯度与正则化思想相结合来求... 针对电容层析成像技术(ECT)逆问题中软场效应的影响,以及重建图像时使用的传统迭代类算法迭代次数多、成像速度慢等问题,将双共轭梯度(BICG)应用到电容层析成像技术中,为了得到更好的重建效果,提出了双共轭梯度与正则化思想相结合来求解逆问题的最佳解。通过COMSOL5. 3软件进行建模,使用MATLAB 2014a进行图像重建与图像评估,分别使用Tikhonov、Landweber、共轭梯度(CG)、BICG、所提改进算法进行图像重建。实验表明:所提改进算法的成像效果不仅优于其他迭代类算法,而且大大缩短了图像重建需要的时间;尤其对一些复杂流型成像效果更佳,图像错误率低至约0. 2,相关系数高达约0. 88,成像时间缩短至2. 77 s,迭代次数减少至20次。 展开更多

关键词 电容层析成像技术(ect) 双共轭梯度(BICG)算法 算法改进 图像重建 COMSOL

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