论文部分内容阅读
射线层析成像（Computed tomography，CT）和电容层析成像（Electricalcapacitance tomography，ECT）作为两种比较成熟的过程层析成像（Processtomography，PT）技术，具有广阔的工业应用前景。而多相流的动力学复杂性和随机多变性对PT技术提出了重大挑战，为提高多相管流可视化测量的准确性与实时性，本论文对L-CT与ECT技术在多相流测量中的应用进行了系统研究。首先，讨论了L-CT和ECT的系统设计，构建适用于多相流检测的成像系统，为算法和应用研究提供了性能良好的硬件平台。其次，研究了基于凸优化的图像重建算法，并利用仿真数据和L-CT、ECT系统的实测数据进行图像重建，以证明算法的有效性。采用l1范数、核范数正则化求解不适定逆问题，分别基于对偶问题、矩阵重建模型将交替方向法（alternating direction method，ADM）、加速的近似梯度奇异值阈值（acceleratedproximal gradient singular value thresholding，APG）法等引入CT/ECT图像重建，在可接受的重建时间内明显提高了成像质量。然后，针对低能L-CT系统，基于迭代重建法的不动点模型描述，通过构造有效的约束算子和投影算子改善传统迭代算法的成像质量；提出局部重建法，对成像目标进行分区重建，在不增加算法复杂度的前提下明显提高了图像的空间分辨率。针对双截面ECT系统，研究常用时延估计算法，并将现代信号处理方法引入双截面ECT系统测速模块。为改善传统互相关法测速的可靠性，提出三种新的测速方法：基于突变点检测的流速测量方法、带自适应时间窗的互相关法以及动力学相关因子指数法。通过粉煤灰气力输运实验证明了上述方法的有效性。最后，通过双模态融合，实现L-CT与ECT技术的优势互补。静态和动态实验结果表明，双模态系统提高了多相流测量的准确性，拓宽了测量范围。