工学硕士学位论文-计算机科学与技术学院-哈尔滨理工大学.DOC

工学硕士学位论文 一种新型的电容层析成像探测器系统研究与设计 刘德华 哈尔滨理工大学 2012年3月TP316.2 工学硕士学位论文 一种新型的电容层析成像探测器系统研究与设计 硕士研究生： 刘德华 导师： 李兰 申请学位级别： 工学硕士 学科、专业： 计算机应用技术 所在单位： 计算机科学与技术学院 答辩日期： 2012年3月 授予学位单位： 哈尔滨理工大学 Classified Index：TP316.2 Dissertation for the Master Degree in Engineering Research and Design of a New Electrical Capacitance Tomography Detector System Candidate： Supervisor： Academic Degree Applied for： Master of Engineering Specialty： Computer Applied Technology Date of Oral Examination： March, 2012 University： Harbin University of Science and Technology  必威体育官网网址 ，在 年解密后适用授权书。 不必威体育官网网址 √ 。 (请在以上相应方框内打√) 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 一种新型的电容层析成像探测器系统研究与设计 摘 要 电容层析成像技术(ECT)是一项基于电容敏感原理的过程层析成像技术。 关键词　；现场可编程门阵列；； Electrical Capacitance Tomography Detector System Abstract Electrical capacitance tomography (ECT) based on capacitance sensing array is a kind of process tomography (PT). Demodulation and filtration is controled by FPGA,then the data is transmitted by USB to PC. A new ECT reduced the stable time of the system and improved the speed and the precision of collection. Keywords　 electrical capacitance tomography, field programmable gate array, date acquisition system, triple electrodes excitation 目　录 摘要 I Abstract II 第1章 绪论 1 1.1 课题研究的背景和意义 1 1.2 电容层析成像技术的研究现状与展望 2 1.2.1 国外研究现状与应用 2 1.2.2 国内研究现状与应用 4 1.2.3 发展展望 5 1.3 课题的来源及研究内容 6 1.3.1 课题来源 6 1.3.2 课题的主要研究内容 6 第2章 相关技术概述 8 2.1 电容层析成像技术的原理与组成 8 2.1.1 电容传感器系统 9 2.1.2 数据测量与采集系统 11 2.1.3 成像系统 11 2.2 现场可编程门阵列 12 2.2.1 FPGA工作原理 12 2.2.2 FPGA的基本结构 13 2.2.3 FPGA开发流程 16 2.3 本章小结 18 第3章 ECT系统多电极激励方法分析与研究 19 3.1 引言 19 3.2 电容层析成像技术微电容测量原理 19 3.3 ECT三电极激励方法研究 22 3.4 不同电极激励方式的灵敏场仿真与分析 24 3.4.1 单电极激励下的仿真计算 25 3.4.2 三电极激励下的仿真计算 26 3.4.3 不同电极激励方式下的仿真计算 27 3.5 本章小结 28 第4章 基于FPGA的ECT探测器系统研究与设计 29 4.1 ECT探测器系统总体概述 29 4.2 影响ECT探测器系统实时性因素 30 4.2.1 交流电容/电压(C/V)转换电路 31 4.2.2 相敏解调电路 32 4.2.3 ECT测量系统各环节所用时间 33 4.3 基于FPGA的改进型数据测量与采集系统 34 4.3.1