[發明專利]一種用于泡狀流的電容層析成像方法

在審

• 申請號: 201710860148.6
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107860800A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 柴旭;賈欣鑫;王虎;王雷;李俊曉;李遵偉;張照文
• 申請（專利權）人: 山東省科學院海洋儀器儀表研究所;青島中烏特種船舶研究設計院有限公司
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙)37247
• 代理人: 劉娜,李新欣

1.一種用于泡狀流的電容層析成像方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：測量電容層析成像傳感器各電極對間的電容值，獲得N個獨立電容值；

步驟2：根據有限元方法將電容層析成像系統離散為二階單元，根據泊松方程(1)建立電容層析成像系統的二階有限元模型(2)，根據二階有限元模型(2)計算電勢分布φ，

▿·(ϵ▿φ)=0,---(1)]]>

Kφ＝Q， (2)

K為系統剛度矩陣，Q為自由電荷量；

步驟3：根據式(3)獲得N×M維靈敏度矩陣S；

Sij(e)=-1ViVj∫∫e(∂φie∂x·∂φje∂x+∂φie∂y·∂φje∂y)dxdy,---(3)]]>

S_ij(e)為單元e對電極對ij的靈敏度值；分別為激勵電極i、j施加電壓V_i、V_j時單元e內的電勢分布；

步驟4：根據式(4)對靈敏度矩陣行歸一化，得到行歸一化靈敏度矩陣根據式(5)對進行列歸一化，得到歸一化處理的靈敏度矩陣

Sij#=SijΣj=1MSij(e),---(4)]]>

Sij*=Sij#Σj=1NSij#(e),---(5)]]>

步驟5：依據單元與各電場中心線的加權距離d(x)，單元與圓管中心的距離D(x)，計算成像權函數P(x)＝f(d(x),D(x))，

de(x)=Σn=1Ndn(x)s(p),---(6)]]>

d_e(x)為單元e的加權距離，d_n(x)為單元e與電場中心線n的距離，s(p)為電場中心線在垂足點p處的取值，根據靈敏度矩陣S的分布擬合得到；

步驟6：對于ECT線性化模型C＝Sg，將g的求解轉化為求解最優化問題方程(7)，采用非迭代或迭代優化算法對方程(7)進行求解，獲得介電常數分布g，

min J(g)=12||Sg-C||2,---(7)]]>

C為N個電容值組成的N×1維向量，g為M×1維的介電常數分布向量；

步驟7：根據步驟5中計算出的加權函數P(x)，步驟6計算的介電常數分布g，進行圖像重建，將介電常數分布g加權后，對圓管中介質分布進行可視化顯示。