基于电磁层析成像技术的传感系统研究和开发

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，它能够广泛应用于工业过程检测、异物检测、地质勘探及生物医学研究等领域。电磁层析成像(ElectromagneticTomography，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应用前景。但EMT正、逆问题解决及系统实现的复杂性给其工业应用的实现带来了挑战。
　　 本文从电磁场理论出发，推导出EMT技术物理意义的数学表达式，研究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，采用电磁场理论对EMT的敏感场进行分析，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-接收模式的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，高性能的计算方法，提高系统性能。
　　 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，为进一步开发和完善该EMT传感系统对于简单导电物体的传感检测打下了理论与技术基础。