基于DSP的电容层析成像系统及其数据处理

摘要

本论文以16极板电容层析成像系统为研究背景,主要探讨电容层析成像技术在多相流数据采集、图像重建等方面的相关问题.主要完成了以下工作:1.介绍了过程层析成像系统的特点、用途、构成、发展现状和基于不同敏感原理的过程层析成像技术.阐述了电容层析成像的工作原理、系统组成和电容层析成像系统独特的优点及其应用前景;2.设计了电容层析成像系统的相干数据采集系统;3.开发了以DSP为核心的ECT数据采集系统,提高了数据采集和处理速度,可方便、快速地与上位机实时通信;4.设计、调试以DSP为核心的软件系统,其中算法部分用汇编语言进行编程和调试,大大地提高了图像重建的速度;5.简介了ECT系统敏感场仿真过程,对多种ECT图像重建算法作了比较;6.为获取高质量的离散相分布图像,根据基于约束的最小二乘法和SIRT算法,提出了一种带有最优修正的新的图像重建算法,实验结果证明具有很高的图像重建精度,图像质量得到改善.

目录

文摘

英文文摘

独创性说明和关于论文使用授权的说明

1绪论

1.1过程层析成像的发展背景

1.2过程层析成像的特点、用途和构成

1.3过程层析成像技术的研究现状

1.3.1 X射线与γ射线层析成像

1.3.2超声波层析成像

1.3.3电阻层析成像

1.3.4电磁层析成像

1.3.5电容层析成像

1.4本研究的主要工作及意义

2电容层析成像原理

2.1电容层析成像系统构成

2.1.1传感器系统

2.1.2数据采集系统

2.1.3成像系统

2.2电容层析成像测量原理

2.3 ECT系统的特点

3 ECT系统硬件的设计

3.1 ECT硬件系统的总体说明

3.2 DSP芯片介绍

3.2.1 DSP的主要内部结构特点

3.2.2 DSP发展现状

3.3 DSP系统设计

3.3.1 TMS320VC5416 DSP介绍

3.3.2复位电路

3.3.3电源电路

3.3.4 DSP与FLASH的接口设计

3.3.5主机接口(HPI口)与PC机通信

3.3.6 A/D转换电路

3.4 DSP硬件系统速度分析

3.5系统硬件设计注意事项

3.5.1硬件设计要点

3.5.2硬件调试中应注意的问题

4系统的开发工具及软件设计

4.1 DSP系统的开发工具

4.1.1 CCS集成开发环境

4.1.2系统仿真器

4.2 DSP系统软件设计

4.2.1 DSP芯片的初始化

4.2.2 FLASH在线编程的软件实现

4.2.3 5416的FLASH并行引导装载

4.2.4 HPI与主机通信程序

4.2.5 A/D转换程序

5图像重建算法研究

5.1 ECT系统敏感场仿真

5.1.1 ANSYS仿真软件

5.1.2网格剖分

5.1.3敏感场灵敏度仿真

5.2 ECT系统图像重建算法分析

5.2.1线性反投影法

5.3带最优平均修正的正则化图像重建算法

5.3.1基于约束的最小二乘法

5.3.2 SIRT算法

5.3.3带最优平均修正的图像重建算法

5.4图像重建结果分析

6结论

参考文献

附录A几种流型归－化电容值

附录B硬件电路PCB板

在学研究成果

致 谢