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电磁传感技术,电磁层析成像,正问题,逆问题,图像重建算法,

收藏本文 2024-03-19 点赞:10852 浏览:38298 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:电涡流效应在实际生活中有许多用,如:发动机、变压器以及无损检测等。基于电涡流效应的电磁传感技术具有非介入、非接触和无危害等的检测优点,它能够广泛运用于工业历程检测、异物检测、地质勘探及生物医学探讨等领域。电磁层析成像(Electromagnetic Tomography,EMT)技术是一种新型的电磁传感技术,它可以同时获得物场空间的电导率和磁导率的分布信息,在工业检测中具有广泛的运用前景。但EMT正、逆不足解决及系统实现的复杂性给其工业运用的实现带来了挑战。本论文以电磁场论述出发,推导出EMT技术物理作用的数学表达式,探讨快速而有效的图像重建算法,详细介绍了开发的EMT传感系统,并对其各方面的性能进行测试。本论文所做工作如下:首先,查阅国内外关于电磁传感技术的论文和相关文献,采取电磁场论述对EMT的敏感场进行浅析,并对EMT物理模型进行数学建模。其次,介绍了EMT系统的图像重建的重建算法,并对几个常用的算法-基于灵敏度系数的反投影法、Tikhonov正则化法、Landweber迭代法、Newton-Raphson迭代法、奇异值分解法(SVD)以及代数重建技术(ART)和联立迭代重建技术(SIRT)作了详细的描述和评述。再次,设计开发了基于8线圈激励-接收方式的EMT硬件系统和软件模块,充分利用最新数字及集成电路技术,高性能的计算策略,提升系统性能。最后,对设计开发的EMT传感系统进行检验,诸如检验系统的噪音水平、对简单金属导体的检测能力等,为进一步开发和改善该EMT传感系统对于简单导电物体的传感检测打下了论述与技术基础。关键词:电磁传感技术论文电磁层析成像论文正不足论文逆不足论文图像重建算法论文

    中文摘要4-5

    Abstract5-10

    第一章 绪论10-19

    1.1 涡流效应介绍10

    1.2 电磁检测技术介绍10-12

    1.2.1 电涡流检测原理11

    1.2.2 电涡流检测的运用与特点11-12

    1.3 历程层析成像技术12

    1.4 电磁层析成像(EMT)技术12-17

    1.4.1 EMT 的进展及近况12-16

    1.4.2 EMT 的运用前景16-17

    1.5 探讨本课题的目的和作用17

    1.6 本论文的主要探讨内容和革新点17-18

    1.7 本论文的结构安排18-19

    第二章 电磁层析成像技术系统的论述基础19-31

    2.1 EMT 系统的基本构成与原理19-21

    2.2 EMT 系统的激励方式21

    2.3 EMT 技术的正不足和逆不足21-22

    2.4 EMT 的数学基础22-25

    2.4.1 雷登变换原理22-23

    2.4.2 雷登变换的仿真浅析23-25

    2.5 EMT 敏感场的数学模型25-28

    2.5.1 电磁场的数学模型25-27

    2.5.2 EMT 敏感场的数学模型27-28

    2.6 EMT 敏感场的有限元仿真浅析28-31

    2.6.1 线圈激励的敏感场浅析29

    2.6.2 线圈激励敏感场的分布特点29-31

    第三章 EMT 系统的图像重建的算法探讨31-43

    3.1 图像重建概述31-32

    3.2 EMT 图像重建算法32-35

    3.3 几种常见的图像重建算法35-43

    3.3.1 基于灵敏度系数的反投影法35-37

    3.3.2 Tikhonov 正则化法37-38

    3.3.3 Landweber 迭代法38-39

    3.3.4 Newton-Raphson 算法39-40

    3.3.5 奇异值分解(SVD)法40-41

    3.3.6 代数重建技术(ART)联立迭代重建技术(SIRT)41-43

    第四章 EMT 传感系统的硬件和软件设计43-53

    4.1 EMT 传感系统设计概述43-44

    4.2 EMT 传感系统的硬件设计44-51

    4.2.1 传感器阵列44-45

    4.2.2 信号调理电路45-49

    4.2.3 成像计算机49-51

    4.3 EMT 传感系统的软件模块51-53

    第五章 EMT 传感系统的初步实验与浅析53-60

    5.1 检测 EMT 传感系统的噪音水平53-54

    5.2 检测 EMT 传感系统的检测能力54-55

    5.3 检测 EMT 传感系统的空间分辨力55-58

    5.3.1 实验安排55

    5.3.2 空间分辨力实验结果及浅析55-58

    5.4 EMT 传感系统检测不同材料时的性能58-60

    第六章 总结与展望60-62

    6.1 全文总结60

    6.2 有着不足及后续工作展望60-62

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