[发明专利]一种用于泡状流的电容层析成像方法

摘要

本发明公开了一种用于泡状流的电容层析成像方法，包括如下步骤电容的测量，二阶有限元模型的建立，灵敏度矩阵建立，数据归一化处理，权值计算以及反演计算，最后成像显示。本发明提供的用于泡状流的电容层析成像方法使用二阶有限元模型计算灵敏度矩阵，对灵敏度矩阵进行两次归一化处理，再根据单元在电场中的位置计算成像权函数，对介质进行加权成像。本发明主要适用于电容层析成像技术对泡状流的成像显示，针对现有的成像算法对圆管中心区域成像质量低的问题，改进灵敏度矩阵的求解与处理流程，使用加权函数对介质分布进行成像，提高泡状流成像质量。

主权项

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，▿·(ϵ▿φ)=0,---(1)]]>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；Sij(e)=-1ViVj∫∫e(∂φie∂x·∂φje∂x+∂φie∂y·∂φje∂y)dxdy,---(3)]]>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Sij#=SijΣj=1MSij(e),---(4)]]>Sij*=Sij#Σj=1NSij#(e),---(5)]]>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))，de(x)=Σn=1Ndn(x)s(p),---(6)]]>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，minJ(g)=12||Sg-C||2,---(7)]]>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。