电容层析成像(ECT)技术具有非侵入、结构简单、成本低、响应速度快、安全性能好、适用范围广等优点,近几年得到较大发展,并正在逐步走向工业应用。是过程层析成像(PT)技术的研究热点之一。 图像重建算法研究和增加投影数据是改善图像重建质量的两个重要方面,也正是本文的研究重点。目前在ECT系统中有两种典型的图像重建算法:线性反投影(LBP)法和基于Landweber迭代的重建法。LBP法重建速度快,适合在线实时成像,但成像精度较低;迭代法可通过反复修正得到较高精度的图像,重建图像质量明显优于LBP法,但速度较慢。因此实时而具有一定精度的图像重建算法的研究具有重要意义。 本文提出了一种基于多元线性回归(MLR)和改进奇异值分解(SVD)的图像重建新算法,运用多元线性回归法建立ECT系统正向模型,然后用改进奇异值分解方法求出图像重建矩阵。仿真及实验结果均表明该算法是一种实时的、重建图像质量优于LBP的新算法。 增加投影数据可以提高图像重建质量,但随着极板数目的增加被测电容减小,检测难度加大。本文探讨了16极板ECT传感器组合极板图像重建问题,仿真研究表明采取组合极板工作方式可以获得质量优于8极板的重建图像,所要求的电容检测能力又与8极板相当。在不增加检测难度的基础上改善了图像质量。 用VC++开发16极板ECT系统上位机软件,实现了对在线测量数据的接收、实时图像重建及显示、实时数据保存和历史回放等功能。软件集成了三种图像重建算法:LBP法、Landweber迭代法和本文提出的新算法。进行上、下位机联合调试,开发出一套16极板ECT系统实验装置,系统运行正常,可以连续监测管道内介质分布的变化情况。