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EMT系統邊界磁場檢測線圈的動態補償及圖像重建
摘要：提出了一種應用于電磁層析成像（EMT）系統的磁檢測線圈的動態補償方法，實現了被測空間邊界磁場檢測的系統誤差補償。經過EMT系統的圖像重建實驗證明，這種補償方法能夠提高圖像重建的精確性。關鍵詞：電磁層析成像 工業CT 傳感器 圖像重建
電磁層析成像（Electromagnetic Tomography,EMT）技術是近十年來發展起來的一種新型過程層析成像技術[1]。它將電磁感應原理與“由投影重建圖像”的理論相隔合，通過檢測被測空間邊界的磁場信息重建空間中導電、導磁物質的時空分布圖像，而且其傳感器具有非介入、非接觸和無危害的檢測優點，因此可應用于工業過程中多相流檢測[2]、化工分離、異物監測、地質勘探及生物電磁學研究[3]等領域。EMT系統圖像重建質量的影響因素之一是其檢測系統的準確性和測量的一致性。在檢測系統的傳感器設計中，檢測邊界磁場的多個檢測線圈在工藝上難以做到完全一致，由此將直接導致重建圖像的失真。為消除這種不一致性對圖像重建造成的影響，作者設計了一種動態補償算法，通過在多個激勵方向下對檢測線圈做綜合補償，提高了圖像重建的精神性。
1 EMT系統結構及檢測特點
EMT系統的結構如圖1所示。左邊圓形結構為可安裝于工業多相流管道的傳感器截面。在被測管道的中心分布有多相流動物質，系統的檢測目的是通過非接觸、非介入的方式將管道內的不同物質的分布圖像在計算機上得以重建，進而分析出多相流體的各種特征參數，并應用于測控系統中。這實現這一目的，由計算機控制圖1所示的激勵模式選擇和激勵信號分配系統，由激勵系統在被測管道中激發出特定的激勵場；然后與醫學CT類似，使激勵場在空間連續旋轉，旋轉的同時檢測邊界磁場的畸變情況，并由數據采集與處理系統實現磁場信號的解調；最后應用圖像重建算法重建出被測空間的物質分布。
作者用柔性激勵極板陣列實現的EMT傳感器[4]的截面如圖2所示。傳感器由內到外依次是管道壁、檢測線圈、激勵層和屏蔽層。其中，檢測線圈由8個沿管道外壁待距離分布的精密繞組構成，完成邊界磁場的測量；激勵層由柔性激勵極板陣列構成；電磁屏蔽層由鐵氧體和波莫合金構成。數據采集與信號處理電中實現各個激勵角度條件下的邊界磁場測量，激勵和檢測由圖像重建計算機協調控制，同時該計算機完成圖像重建和多相流特征參數的提取。激勵極板陣列由32個均勻分布的柔性極板構成，通過改變極板的電流分布可實現不同的激勵方式。其中，管道半徑Rp=35mm，檢測線圈半徑Rd=38.42mm，激勵線圈半徑Re=55mm，磁屏蔽層內半徑Rsin=60mm，被測管道直徑為70mm。
對于這一傳感器結構，需要補償的就是檢測層的8個檢測線圈特
[1] [2] [3]
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