1.一种用于泡状流的电容层析成像方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:测量电容层析成像传感器各电极对间的电容值,获得N个独立电容值;
步骤2:根据有限元方法将电容层析成像系统离散为二阶单元,根据泊松方程(1)建立电容层析成像系统的二阶有限元模型(2),根据二阶有限元模型(2)计算电势分布φ,
<mrow>
<mo>&dtri;</mo>
<mo>&CenterDot;</mo>
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<mo>(</mo>
<mi>&epsiv;</mi>
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<mn>0</mn>
<mo>,</mo>
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<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
Kφ=Q, (2)
K为系统刚度矩阵,Q为自由电荷量;
步骤3:根据式(3)获得N×M维灵敏度矩阵S;
<mrow>
<msub>
<mi>S</mi>
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<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
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<mrow>
<mo>(</mo>
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<mo>=</mo>
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<mn>1</mn>
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<mo>-</mo>
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<mo>(</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
Sij(e)为单元e对电极对ij的灵敏度值;分别为激励电极i、j施加电压Vi、Vj时单元e内的电势分布;
步骤4:根据式(4)对灵敏度矩阵行归一化,得到行归一化灵敏度矩阵根据式(5)对进行列归一化,得到归一化处理的灵敏度矩阵
<mrow>
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<mi>S</mi>
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<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
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<mo>#</mo>
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<mn>1</mn>
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<mi>j</mi>
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<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>5</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
步骤5:依据单元与各电场中心线的加权距离d(x),单元与圆管中心的距离D(x),计算成像权函数P(x)=f(d(x),D(x)),
<mrow>
<msub>
<mi>d</mi>
<mi>e</mi>
</msub>
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<mo>(</mo>
<mi>x</mi>
<mo>)</mo>
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<mo>=</mo>
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<mn>1</mn>
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<mi>N</mi>
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<mi>n</mi>
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<mi>x</mi>
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<mi>s</mi>
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<mi>p</mi>
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<mo>,</mo>
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<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
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<mo>(</mo>
<mn>6</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
de(x)为单元e的加权距离,dn(x)为单元e与电场中心线n的距离,s(p)为电场中心线在垂足点p处的取值,根据灵敏度矩阵S的分布拟合得到;
步骤6:对于ECT线性化模型C=Sg,将g的求解转化为求解最优化问题方程(7),采用非迭代或迭代优化算法对方程(7)进行求解,获得介电常数分布g,
<mrow>
<mi>min</mi>
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<mi>J</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>g</mi>
<mo>)</mo>
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<mn>1</mn>
<mn>2</mn>
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<mi>S</mi>
<mi>g</mi>
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<mi>C</mi>
<mo>|</mo>
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<mn>2</mn>
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<mo>,</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
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<mo>(</mo>
<mn>7</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
C为N个电容值组成的N×1维向量,g为M×1维的介电常数分布向量;
步骤7:根据步骤5中计算出的加权函数P(x),步骤6计算的介电常数分布g,进行图像重建,将介电常数分布g加权后,对圆管中介质分布进行可视化显示。