一、ERT数据采集系统动态性能分析(论文文献综述)
崔书龙[1](2020)在《基于FPGA的并行ECT数据采集系统研究》文中提出传统的电容层析成像技术(Electrical Capacitance Tomography,ECT)系统串行测量模式难以捕捉航空发动机尾喷管处尾气瞬时状态信息,为满足航空发动机尾喷管处尾气的监测需求,本文设计了一种高速并行ECT数据采集系统,以5个现场可编程门阵列(FPGA)芯片协同控制为核心,从而达到提升数据采集部分吞吐量的目的,进而提高系统响应速度,对于监测航空发动机尾喷管处尾气具有十分重要的意义。本文深入研究解决了并行模式电容层析成像系统设计中的多核心控制器协调、多通道数据同步采集、相敏解调、传输问题,主要工作和结果如下:1、设计了一种基于5片FPGA的并行ECT数据采集系统,系统划分为两级设计,第一级为数据采集、数字相敏解调算法处理,第二级负责FPGA系统与PC上位机通信。利用FPGA的并行处理优势,减少处理器中循环计算队列所耗费的时间,依据功能可实现性,将整个系统划分为激励源主控制器、协处理器、通信模块,并进行系统级融合调试,有效提高了系统整体数据吞吐率。2、系统第一级包含C/V转换、抗混叠滤波、模数转换以及3个用于数字相敏解调的协处理器,两级之间的数据传输采用多通道级联SPI通信,将协处理器数据汇总至第二级FPGA+USB3.0通信端,另有1片独立的FPGA芯片采用电平跳变触发、同步锁相信号的方式负责解决3片FPGA之间多个数字相敏解调通道的同步问题,使得各通道数据单周期解调点数保持一致,提高解调精度,保证了各通道数据有条不紊地传输至上位机。3、系统第二级为负责数据筛选处理、PC上位机通信接口的FPGA,通信模块采用USB3.0高速通信板卡,有效地提高了系统数据传输能力。分析数字信号传输基于数字相敏解调原理,适当增加乘累加周期,求采集输入信号与参考信号最大化协相关性,降低解调误差,提高数据采集运算精度。4、完成了对系统静态性能测试,结合系统各个模块电路延迟时间对系统动态性能作了理论计算评估即成像速率为900帧,达到监测航空发动机尾气的最低帧速率,并对并行ECT系统设计优化提出了一些建议。
谌宏鸣[2](2017)在《航向姿态参考系统设计与实现》文中研究说明本文针对微小型无人机的姿态估计问题,提出了一套航向姿态参考系统设计方法。以处理器集成陀螺仪、加速度计、磁强计9自由度微机电系统传感器,通过软件及硬件两方面的设计,最终完成了航向姿态参考系统的研发工作。论文的主要工作如下:首先,对航向姿态参考系统进行需求分析,从需求出发确定了系统输出姿态角的精度、范围。提出了系统的软件开发方案,根据系统的体积、功耗、成本等方面因素对系统的微处理器及传感器进行选型,并围绕选型给出了系统的硬件设计方案。其次,对系统的姿态测量方法进行了理论分析,对系统所涉及的坐标系与姿态角进行了定义,通过Allan方差分析法对陀螺仪的性能指标进行分析。对基本卡尔曼滤波算法与广义卡尔曼滤波算法进行了公式推导,对比研究了直接法滤波与间接法滤波之间的差异,提出了量测方程矩阵的自适应处理方法及载体在加速运动状态下的姿态测量办法,并对姿态解算算法进行了仿真验证,通过对仿真结果的分析确定以直接法滤波作为本文的姿态解算方法。然后,对系统的软件进行了详细设计,提出了传感器输出模型标定与误差补偿方法,有效地提高了传感器输出精度。利用Simulink对系统的姿态解算算法进行模块化设计,并利用模型规范化工具对模型进行优化与验证。最后,对航向姿态参考系统进行了工程实现,设计系统微处理器与传感器外围电路,编写微处理器底层驱动,优化代码执行效率,通过Simulink代码生成工具箱将Simulink模型转化为C代码,并将自动生成代码与嵌入式底层进行集成与联调,最终完成了航向姿态参考系统实验样机的研制工作。仿真及转台实验结果表明本文所设计的航向姿态参考系统静态精度优于0.5,动态精度优于2,系统可以应用于有短时间加速运动的载体,具有一定的工程应用价值。
昝根[3](2015)在《基于ARM的嵌入式电阻层析成像(ERT)测量系统的设计与改进》文中研究说明电阻层析成像属于现代工业检测中的前沿技术,它凭借非侵入、零辐射、在线测量等优点,在地质勘探、工业流程与环境监测等领域被广泛应用。本文的主要内容是在实验室原有ERT样机的基础上,对系统的底层驱动程序、双机通信模式以及成像机制进行改进,并利用实验室自制的模拟管道对系统性能进行测试,最后将样机装箱。主要内容包括:1.改进双机通信模式:利用双口RAM邮箱机制进行数据传输,避免两边CPU同时操作双口RAM的同一内存空间,提升双机通信的稳定性。2.改进成像机制:实验室设计新的成像机制,通过边界电压数据的多次重复利用,间接减少数据采集的时间。利用ERT样机进行现场测试,证明新的成像模式下,成像速度提得到提升。3.底层驱动程序的开发。嵌入式底层驱动程序是连接底层硬件与操作系统的桥梁,因此,随着双口RAM工作模式的改变,实验室重新开发双口RAM底层驱动程序。4.整体系统装箱,这块内容主要包括:数据采集端PCB板的重新规划,机箱的规划设计,最后对整个系统调试测验。
谭超,许燕斌,董峰[4](2015)在《多模态流动成像技术研究进展》文中研究指明流动成像技术采用空间敏感阵列,以非接触或非侵入方式对被测对象进行检测,可实时提供封闭管道、容器等过程设备内物场的二维/三维分布和运动状态信息,是实现流动过程可视化测量的核心技术。多模态流动成像通过融合不同敏感模态的检测信息实现多相、多组分流动过程的可视化监测以及过程参数的准确提取。分别介绍了电学、超声与射线单模态流动成像基本原理;总结了已有的多模态流动成像系统及其构成,以及适用于多模态流动图像重建的融合算法;讨论了在不同流动对象与工况条件下的多模态选择与系统设计原则。在此基础上,对多模态流动成像发展中的关键技术与科学问题进行了展望。
武华团[5](2011)在《具有实时相位补偿特性的电阻层析成像测量系统设计》文中研究说明电阻层析成像(ERT)作为一种新兴的检测技术,可提供过程参数的在线测量,并具有可视化、非侵入、成本低、安全性能好等诸多优点,长期以来应用于连续相为导电液体的两相流参数检测。在ERT测量系统的硬件设计过程中,检测精度和速度是两项至关重要的设计指标。本文针对实验室先前设计的一代ERT系统样机进行改进,旨在原系统的基础上进一步提高静态和动态性能,设计出更适合工业应用的ERT系统,主要完成了以下工作:1.新的ERT硬件设计增加了相位差检测和补偿的测量方案,整个硬件系统的设计包括信号发生、电极选通控制、电极驱动、模拟信号调理、相位差检测补偿、A/D转换和数据采集等模块电路。电极驱动电路的设计有效的改善了微弱信号的传输质量。相位差检测补偿电路的引入,降低了不同电极测量时信号相位变化对解调输出带来的影响。根据测量信号相位的变化对参考信号相位进行补偿可增大解调电路的输出信号,并最终改善成像效果。2.结合硬件设计,开发了基于Visual Basic GUI的数据采集软件,可灵活设定激励电流源和参考信号的频率、幅度和相位信息、系统的采样速率、采样点数等;通过调用Visual C++和OpenGL技术编写的线性反投影(LBP)成像算法,该软件可以很方便的实现数据的采集、存储和实时成像功能。3.在各硬件模块电路调试成功的基础上,结合16电极ERT模拟两相流装置,对系统的整体性能进行了测试。在实验室条件下完成了静态和动态实验,结果表明在测量的稳定性和可靠性方面,新设计的ERT系统较一代样机有更好的性能表现。通过对不同实验模型下的成像效果进行分析比较,表明基于相位补偿的测量方案可有效的提升ERT系统的性能。
辛山[6](2011)在《基于γ射线CT及ECT的气液两相流成像系统》文中提出气液两相流是一种较为常见的工业多相流体系,广泛存在于各种工业过程中。工业过程成像技术是两相流在线检测的重要工具。计算机层析成像技术(CT)作为一种成功的过程成像技术,在两相流成像领域有着广泛的应用前景。本课题组采用第三代CT系统结构,设计了一套适用于气液两相流的γ射线CT系统。为提高在线成像的实时性,同时开发了一套基于DSP与FPGA的电容层析成像系统(ECT)。本文的主要内容包括以下几点:(1)首先对两相流过程成像技术进行了概括,重点介绍了CT技术的发展历史和研究现状。并对γ射线CT系统的物理基础进行了详细分析,建立了扇形束CT系统的数学模型。同时利用Geant4软件对γ射线在气液两相流流体内的衰减过程、散射过程以及该CT系统的系统结构进行了仿真研究。结果表明,7源17探测器的系统结构可很好的满足两相流实时成像的要求。(2)提出了γ射线CT系统的构架方案,对CT系统的硬件系统进行了详细分析和设计。本系统使用300mCi的241Am源作为射线源,由17个CdZnTe探测器构成的探测器阵列作为光子接收器,并设计了专用的高斯脉冲滤波成形电路和FPGA计数器。同时使用C++语言编写了系统软件TJUCT,并开发了ART算法、Landweber算法和CG算法进行图像重建。该系统信噪比高,软件界面友好,且具有较高的性价比。(3)对影响γ射线CT系统性能的各种噪声因素进行了分析,给出了消除噪声的方法,重点对系统的空间分辨率和计数值的统计性进行了讨论。实验表明,7源结构可以满足工业现场两相流的成像要求,这与仿真结果是一致的。在模型运动速度低于40mm/s时,该系统具有7mm的空间分辨率,成像速度为每秒33帧。本文还将有限角扫描模式引入到工业CT系统中,由实验结果可知,有限角扫描模式成像效果接近全扫描模式,从而使工业CT系统的应用更加灵活。为了消除动态重建图像中的模糊和条纹,引入小波域去噪方法对计数值进行处理,有效提高了动态图像质量。(4)研制了一套基于DSP和FPGA的16电极ECT系统,以实现对两相流体的实时成像。该系统由FPGA完成逻辑控制和数据解调功能;由DSP完成图像重建和数据通讯功能,降低了对计算机主机的依赖程度。开发了灵敏度系数算法和Landweber迭代算法,并进行了静态实验和动态实验。实验结果表明,该ECT系统具有10mm的空间分辨率,在线成像速度可达每秒416帧/秒,从而提高了两相流成像的实时性。CT/ECT双模态系统两种模态的对比实验表明,当流体运动速度较慢时,CT模态的空间分辨率高于ECT模态,但其成像速度远低于ECT模态。
崔自强,王化祥,许燕斌,范文茹[7](2010)在《双截面电阻层析成像系统设计》文中提出为了扩展电阻层析成像系统的测量范围,提出了一种采用电压激励、电流测量模式的双截面电阻层析成像(ERT)系统,可避免因负载电阻增大而导致的电压饱和现象.分析了双截面ERT系统采用异步工作模式的不足,提出了双截面同步工作模式,并给出了该模式下的三维敏感场有限元仿真方法.实验结果表明,该系统的测量数据相对变化量的均方根误差最大值不超过0.15%,各通道测量数据的标准方差可控制在0.03%~0.12%之间,显示出良好的数据重复性及通道一致性.竖直管内的气/液两相流实验表明,系统测量范围得到了有效扩展,该双截面ERT系统可实现两相流的在线测量,实现流型和截面气体持率的在线监测.
谭超[8](2010)在《基于多传感器融合的两相流参数测量方法》文中研究指明两相流是自然界与工业过程中十分常见的流动形态,由于流态的复杂性,对其过程参数的准确测量一直是科学研究与工业过程应用中亟待解决的重要课题。多传感器融合技术利用不同时间与空间的多传感器数据资源,通过对各局部测量信息的综合,消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾,并加以互补,降低其不确定性,实现比单一信息源对被测过程更完全、准确、可靠的测量和描述。本论文从两相流参数测量方法与流动机理出发,利用数值仿真技术,在研究V型内锥流量计与基于电学敏感原理的传感器用于两相流参数测量方法的基础上,建立各传感器两相流测量模型;结合数据级与特征级信息融合方法实现两相流流型的准确识别,以及质量流量、流速、分相含率和分相表观流速的测量。本研究主要完成的工作:1.从两相流参数测量方法与流动机理出发,开展水平管道油水与气水两相流的三维CFD(Computational Fluid Dynamics)非稳态仿真,分析两相流典型流动状态下,V型内锥流量计的测量特性,以及流动参数在预设测量截面处的变化。仿真结果表明,V型内锥对两相流流态有一定的干扰,但能在较短距离内恢复;实际取压位置与理想位置处的差别可以通过一个定值来补偿;锥体尾部出现回流区域形成较强烈的湍流,但尾部取压方式不受回流影响;气水两相流间歇流动结构有一定的速度和差压波动,因此在测量气水两相流时应考虑这种波动带来的影响;气水两相流的流速差别较大,在流动分析中应考虑滑动比或滑脱速度的影响。该仿真工作为V内锥测量模型与互相关测速提供了理论分析基础,并在此基础上设计并实现了基于电学敏感原理传感器的两相流流动参数测量系统。2.在对已有两相流差压测量关系式分析的基础上,引入Blasius系数,推导出油水两相流粘度对差压测量关系式的影响,提出一种考虑油水粘度影响的油水两相流质量流量关系式;实现了利用环形电导式传感器测量气水两相流的滑动比,并提出一种适用于研究工作实验范围的气水两相流质量流量测量关系式。测量结果表明:引入粘度的油水两相流质量流量关系式能够获得更准确的测量结果,而引入滑动比后的均相流模型测量结果较未考虑滑动比的均相流模型稳定,利用滑动比修正的Chisholm模型结合de Leeuw的分析结果选取相应的Blasius系数能获得更高的测量精度。从理论分析角度为差压流量计在两相流中的测量提供了一种理论与经验相结合的模型。3.结合两相流流动特性分析,提出一种能够在两相流流动特征信号中动态寻找信号段适用于互相关计算的方法,并建立了基于电学敏感原理的两相流混合流速测量以及分相含率的预测模型,实现了两相流双参数的同时测量。互相关结果表明,互相关方法测量到的油水与气水两相流结构性脉动传输与混合速度在不同的混合流动Froude数范围内存在分段线性关系,且参数拟合结果与数值仿真结果计算的参数值一致。相含率测量结果表明,油水两相流的混状流态满足Maxwell方程的假设条件,应用该方程测量油水两相流含水率的平均相对误差为8.1%。气水两相流离散流型可当作层流与满管流的交替处理,含水率测量结果的平均相对误差为10%。4.在各传感器测量模型与方法研究的基础上,实现了基于双截面电阻层析成像系统截面电极阵列间的数据级融合、特征级串行融合与并行融合;研究了基于V型内锥流量计与电阻层析成像系统测量数据特征级融合的水平管气水两相流流型识别方法;实现了基于V型内锥流量计与电学敏感原理传感器融合的两相流流速、相含率与滑动比的预测,以及两相流流量和各分相表观流速的准确测量。测量结果表明:利用同质传感器间自适应加权估计方法的数据级融合能够实现测量信息的最优化,达到单传感器的最优测量状态,而特征级融合能够提供额外的流动信息;利用融合方法计算的过程参数可比融合前更低的平均相对误差。
刘文峰[9](2009)在《基于DSP电阻层析成像系统设计及其在两相流参数测量中应用研究》文中进行了进一步梳理近年来,电阻层析成像(ERT)技术逐步进入到了工业应用研究阶段,在地质勘探、工业过程与环境监测等方面有许多成功应用。在实际工业环境下,气液两相流具有较高的流动速度,而目前的电阻层析成像系统的成像速度很难满足工业上的速度要求,为解决这一问题,本课题做了深入的研究和细致的实验。本课题从改进信号采集系统实时性入手,着重于ERT实验系统装置的设计,最终完成了本实验室基于DSP的ERT成像系统实验平台的研制以及对气液两相流参数进行了初步的测量研究,主要研究工作如下:(1)深入了解过程层析成像技术的原理和该技术的发展情况,以及现有技术的特点比较,归纳在实现系统中的技术难点。(2)充分领会ERT硬件系统设计思想,并通过分析和对比,对原有信号采集电路进行改进,缩短了对信号的响应时间。进而建立一套可实时成像、稳定工作的ERT系统硬件平台,系统设计工作于20kHz激励信号下。(3)深入学习DSP嵌入式系统的相关知识,包括DSP硬件,CCS软件。开发出ERT系统DSP的软件平台,实现了初始化外围器件,控制信号采集,实时成像运算以及控制USB发送图像的功能。(4)对传统图像重建算法进行分析并提出改进,将一种基于离线迭代思想的算法应用于ERT系统中,并通过实验对比验证该算法有着很好的综合性能。(5)设计和制作气液两相流实验装置,并针对泡状流进行检测实验,验证了应用ERT技术监测气泡行为的可行性。
宋健辉[10](2008)在《电阻层析成像测试系统中的微弱信号检测》文中认为两相流动体系在工业过程中的广泛性及重要性促使两相流领域的研究工作迅速发展,目前已成为国内外给予极大关注的前沿学科。两相流系统工作迅速发展,目前已成为国内外给予极大关注的前沿学科。两相流系统是一个复杂的非线性动态系统,其参数检测的难度较大,在很多情况下,两相流参数检测技术已成为两相流研究的一个制约性因素。用于两相流测量的电阻层析成像技术(Electrical Resistance Tomography,简称ERT)通过测量敏感场内电导率变化,得到对象的流动特性,在工业过程中有广泛的应用前景。ERT系统的信号采集部分是整个系统成功与否的关键,由于ERT数据采集系统处理的是微弱信号,所以具有很大的困难和挑战性。本论文根据微弱信号检测的基本原理,对ERT系统的信号采集进行了研究和设计。首先,根据ERT系统信号采集的特点,制定了ERT系统信号采集的设计方案。设计内容包括:信号源,多路模拟开关,前置放大器,滤波器、相敏检波单元,A/D转换等。然后,用Multisim和Proteus软件对上述设计进行了仿真,验证设计方案的可行性和设计参数的正确性。接着,设计了有关的PCB板。并且在PCB板设计中,采取了多种措施来抑制各种环境噪声,提高系统的性能。硬件电路完成后,对系统各模块分别进行了调试,并对其进行了分析。最后,对系统中有关的多路开关逻辑控制,放大器增益控制,A/D转换及串口通讯等几部分软件方面作了介绍。
二、ERT数据采集系统动态性能分析(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、ERT数据采集系统动态性能分析(论文提纲范文)
(1)基于FPGA的并行ECT数据采集系统研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 串行模式ECT技术发展概况 |
1.2.2 高速并行模式ECT技术发展概况 |
1.3 本论文的研究内容 |
1.4 论文组织结构 |
第二章 并行ECT系统原理概述 |
2.1 ECT检测技术基本原理 |
2.1.1 ECT系统组成结构 |
2.1.2 ECT敏感场数学描述 |
2.2 并行和串行ECT系统采集原理 |
2.3 可编程数字IC逻辑器件特征分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 并行ECT系统硬件设计 |
3.1 硬件系统概述 |
3.1.1 硬件系统概述 |
3.1.2 芯片选型依据 |
3.2 硬件系统结构 |
3.2.1 数模转换器 |
3.2.2 开关选通模块 |
3.2.3 信号锁存 |
3.2.4 电容至电压转化模块 |
3.2.5 抗混叠滤波 |
3.2.6 模数转换 |
3.3 通信接口 |
3.3.1 SPI协议数据传输总线设计 |
3.3.2 FPGA+USB3.0 模块设计 |
3.3.3 USB3.0结构 |
3.3.4 FPGA与 USB3.0 通讯设计 |
3.4 本章小结 |
第四章 多核心FPGA软件系统设计 |
4.1 软件设计概述 |
4.1.1 FPGA开发流程 |
4.1.2 并行ECT系统软件架构 |
4.2 系统关键设计 |
4.2.1 时钟资源分配 |
4.2.2 跨时钟域数据交互 |
4.2.3 信号毛刺消除 |
4.2.4 调试组件 |
4.3 系统内部控制逻辑设计 |
4.3.1 激励信号源 |
4.3.2 数模转换器逻辑控制 |
4.3.3 选通开关切换逻辑控制 |
4.3.4 主控制器与协处理器间反馈控制 |
4.3.5 数字正交解调 |
4.4 数据通信 |
4.4.1 SPI数据发送 |
4.4.2 SPI数据接收时序设计 |
4.4.3 双端口RAM-乒乓缓存及FIFO跨时域设计 |
4.4.4 USB3.0固件程序接口 |
4.4.5 FPGA与 USB3.0 数据传输控制设计 |
4.5 本章小结 |
第五章 系统部件及整机性能测试 |
5.1 模块级测试 |
5.1.1 激励信号源实验 |
5.1.2 信号毛刺消除实验 |
5.1.3 单通道数字正交解调测量重复性评价 |
5.1.4 多通道SPI数据汇总传输实验 |
5.1.5 USB3.0数据传输 |
5.2 静态实验 |
5.3 系统动态性能评估 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间科研 |
(2)航向姿态参考系统设计与实现(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 论文研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 航向姿态参考系统的研究现状 |
1.2.2 航向姿态参考系统软件开发方式研究现状 |
1.3 本文主要研究工作 |
1.4 本文的章节安排 |
第2章 地磁与微惯性器件的姿态解算方法 |
2.1 坐标系与姿态角定义 |
2.2 角速度更新姿态算法 |
2.2.1 欧拉角法 |
2.2.2 方向余弦法 |
2.2.3 四元数法 |
2.3 加速度计与磁强计的姿态解算方法研究 |
2.4 姿态融合算法 |
2.5 本章小结 |
第3章 航向姿态参考系统的设计方案 |
3.1 航向姿态参考系统的基本组成及功能 |
3.1.1 航向姿态参考系统的基本组成 |
3.1.2 航向姿态参考系统的功能 |
3.2 航向姿态参考系统的需求分析 |
3.3 航向姿态参考系统的软件开发方式 |
3.4 航向姿态参考系统的硬件设计方案 |
3.4.1 微处理器与传感器的硬件电路设计方案 |
3.4.2 底层驱动设计方案 |
3.5 本章小结 |
第4章 航向姿态参考系统姿态测量方法理论设计 |
4.1 基于卡尔曼滤波的姿态解算方法 |
4.1.1 卡尔曼滤波公式推导 |
4.1.2 基于Allan方差分析法的陀螺仪噪声参数辨识 |
4.1.3 卡尔曼滤波器建模 |
4.1.4 加速运动状态下的姿态解算 |
4.2 基于Simulink的系统仿真 |
4.2.1 动静态特性仿真 |
4.2.2 量测噪声序列自适应处理仿真 |
4.2.3 加速运动状态仿真研究 |
4.3 本章小结 |
第5章 基于SIMULINK自动代码生成技术的算法实现 |
5.1 模型的建立与层次化管理 |
5.2 模型配置 |
5.2.1 模型求解器设置 |
5.2.2 模型硬件实现设置 |
5.2.3 系统目标文件设置 |
5.3 模型中的变量配置 |
5.4 模型的优化及验证 |
5.5 自动生成代码的分析 |
5.6 本章小结 |
第6章 航向姿态参考系统的工程实现 |
6.1 传感器输出数据的标定与误差补偿 |
6.1.1 陀螺仪数据的标定与误差补偿 |
6.1.2 加速度计数据的标定与误差补偿 |
6.1.3 磁强计数据的标定与误差补偿 |
6.2 硬件电路设计 |
6.2.1 电源模块 |
6.2.2 微处理器及其外围电路 |
6.2.3 传感器外围电路 |
6.2.4 印制电路板设计 |
6.3 航向姿态参考系统底层驱动 |
6.3.1 底层驱动基本组成 |
6.3.2 串行外围设备接口模块 |
6.3.3 外部中断模块 |
6.3.4 定时器模块 |
6.3.5 串行异步通信模块 |
6.3.6 直接存储器访问模块 |
6.3.7 硬件浮点运算单元 |
6.4 自动生成代码与底层驱动的集成 |
6.5 本章小结 |
第7章 航向姿态参考系统的功能验证 |
7.1 航向姿态参考系统输出姿态精度测试方案 |
7.2 静态测试实验 |
7.3 动态实验 |
7.4 本章小结 |
第8章 总结与展望 |
8.1 工作总结 |
8.2 工作展望 |
参考文献 |
攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
致谢 |
(3)基于ARM的嵌入式电阻层析成像(ERT)测量系统的设计与改进(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 前言 |
1.1 多相流检测概述 |
1.1.1 多相流检测概念 |
1.1.2 多相流检测的意义 |
1.1.3 多相流检测中的主要技术 |
1.2 电阻层析成像技术概述 |
1.2.1 电阻层析成像原理 |
1.2.2 ERT国内外研究现状 |
1.3 制约电阻层析成像技术发展的主要问题 |
1.4 本论文的主要工作与内容 |
第2章 ERT实时测量系统理论及技术 |
2.1 ERT基本理论 |
2.2 ERT测量信号的实时性 |
2.3 双机通信的常用方法 |
2.4 微弱信号检测技术 |
2.5 双口RAM邮箱机制 |
2.6 嵌入式系统简介 |
第3章 ERT控制及采集电路设计 |
3.1 主控电路 |
3.2 信号发生电路 |
3.3 电极控制及屏蔽驱动单元 |
3.4 信号调理电路 |
3.5 锁定放大电路 |
3.6 数据采集单元 |
3.7 外设接口电路 |
3.8 本章小结 |
第4章 ERT系统的设计与改进 |
4.1 底层驱动程序的设计与改进 |
4.2 双机通信稳定性的提升 |
4.3 成像机制的改进 |
4.3.1 新成像机制的理论基础 |
4.3.2 新机制的程序设计与成像结果 |
4.4 设备集成化装箱设计 |
4.4.1 机箱基本结构设计 |
4.4.2 机箱内外部细节方面设计 |
4.5 本章小结 |
第5章 ERT系统性能测试 |
5.1 设备基本性能测试 |
5.1.1 外设接口性能测试 |
5.1.2 双口RAM驱动程序测试 |
5.1.3 成像速度测试 |
5.1.4 电极信号测试 |
5.1.5 不同位置成像实验 |
5.2 新机制下的渐变成像实验及结果分析 |
5.3 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
(4)多模态流动成像技术研究进展(论文提纲范文)
1 引言 |
2 工业流动成像的基本模态 |
2. 1 电学流动成像 |
2. 2 超声流动成像 |
2. 3 射线流动成像 |
3 多模态流动成像系统 |
3. 1 电学多模态流动成像系统 |
3. 2 超声 / 电学双模态流动成像系统 |
3. 3 射线 / 电学双模态流动成像系统 |
4 多模态流动成像图像重建算法 |
4. 1 一种模态作为另一模态的先验信息 |
4. 2 2种或多模态模态互为补充 |
4. 2. 1 图像级融合 |
4. 2. 2 基于数学解析的双模态流动图像重建 |
5 流动状态可视化测试应用 |
6 发展趋势 |
7 结论 |
(5)具有实时相位补偿特性的电阻层析成像测量系统设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 多相流检测概述 |
1.1.1 多相流概念 |
1.1.2 多相流检测的意义 |
1.1.3 多相流检测的主要技术 |
1.2 电阻层析成像技术 |
1.2.1 电阻层析成像的原理与构成 |
1.2.2 电阻层析成像技术的国内外研究现状 |
1.2.3 电阻层析成像技术的关键问题及发展前景 |
1.3 本论文的主要工作与内容 |
第2章 电阻层析成像的理论基础 |
2.1 电阻层析成像数学建模 |
2.1.1 ERT 数理模型 |
2.1.2 ERT 技术的正反问题与LBP 算法 |
2.2 锁定放大技术 |
2.2.1 模拟乘法型解调原理 |
2.2.2 开关型解调原理 |
第3章 电阻层析成像模块电路设计 |
3.1 控制单元 |
3.2 信号发生单元 |
3.2.1 基于DDS 的正弦电压发生器 |
3.2.2 压控电流源设计 |
3.2.3 压控电流源性能测试 |
3.3 电极逻辑选通单元 |
3.4 电极驱动模块 |
3.5 信号调理电路 |
3.5.1 前置差分放大电路 |
3.5.2 程控放大电路 |
3.5.3 解调电路 |
3.5.4 解调低通滤波电路性能分析 |
3.6 数据采集单元 |
3.7 程控放大幅度监测 |
3.8 相位差检测补偿 |
3.8.1 相位差检测补偿的意义 |
3.8.2 相位差检测原理 |
3.8.3 相位差检测电路性能测试 |
3.9 ERT 系统主要参数指标 |
3.10 本章小结 |
第4章 电阻层析成像程序设计 |
4.1 下位机控制 |
4.2 上位机控制 |
4.3 ERT 成像算法源程序的调用 |
4.3.1 OpenGL 与Visual C++的配置 |
4.3.2 VB 中成像算法调用 |
第5章 电阻层析成像系统性能测试 |
5.1 电极信号测试 |
5.2 数据重复性测试 |
5.3 成像实验 |
5.3.1 不同位置成像实验 |
5.3.2 不同电流激励下的成像实验 |
5.3.3 不同位置成像电势场测试 |
5.3.4 相位补偿成像效果测试 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(6)基于γ射线CT及ECT的气液两相流成像系统(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 工业两相流检测 |
1.1.1 工业两相流及其检测技术概述 |
1.1.2 工业过程成像技术 |
1.1.3 双模态成像技术 |
1.2 CT 发展历史 |
1.2.1 医学CT 发展历史 |
1.2.2 工业CT 发展历史 |
1.3 本文主要内容与创新点 |
第二章 工业CT 系统原理 |
2.1 放射性计数的统计性 |
2.2 射线与物质的相互作用 |
2.2.1 γ光子与物质的相互作用 |
2.2.2 射线衰减规律 |
2.3 扇形束CT 原理 |
2.3.1 扇形束CT 的基本问题 |
2.3.2 扇形束投影重建算法 |
2.3.3 基于最优化思想的迭代方法 |
2.4 系统仿真 |
2.4.1 仿真模型的建立 |
2.4.2 射线衰减过程仿真 |
2.4.3 射线散射过程仿真 |
2.4.4 系统结构仿真 |
2.5 小结 |
第三章 工业CT 系统硬件设计 |
3.1 系统方案 |
3.2 扇形结构 |
3.2.1 扇形束的构成 |
3.2.2 射线源与探测器的选用 |
3.3 前端电路 |
3.3.1 电荷灵敏前置放大器 |
3.3.2 CR 成形网络和反相驱动电路 |
3.4 后端电路 |
3.4.1 四阶低通滤波器 |
3.4.2 单道脉冲幅度分析器 |
3.5 FPGA 计数器 |
3.5.1 计数器方案的选用 |
3.5.2 FPGA 计数器开发流程 |
3.6 机电系统 |
3.7 小结 |
第四章 系统软件设计与性能分析 |
4.1 系统软件设计 |
4.1.1 系统软件介绍 |
4.1.2 数据采集模块 |
4.1.3 图像重建模块 |
4.2 图像重建算法 |
4.2.1 ART 算法 |
4.2.2 Landweber 迭代算法 |
4.2.3 共轭梯度算法 |
4.3 系统性能分析 |
4.3.1 空间分辨率 |
4.3.2 噪声因素分析 |
4.3.3 伪迹 |
4.3.4 计数值的统计性 |
4.4 小结 |
第五章 工业CT 系统实验 |
5.1 系统静态实验 |
5.1.1 实验准备工作 |
5.1.2 ART 算法实验 |
5.1.3 各算法对比实验 |
5.2 改变扫描模式实验 |
5.3 系统动态试验 |
5.3.1 动态模型成像 |
5.3.2 计数时间变化实验 |
5.3.3 运动速度变化实验 |
5.4 信号去噪与成像 |
5.5 小结 |
第六章 ECT 系统设计 |
6.1 CT/ECT 双模态方案 |
6.2 ECT 系统的数学基础 |
6.2.1 ECT 系统原理 |
6.2.2 ECT 成像算法 |
6.3 ECT 系统硬件设计 |
6.3.1 ECT 系统结构 |
6.3.2 前端数据采集电路 |
6.3.3 后端信号处理电路 |
6.4 数据解调与算法实现 |
6.4.1 FPGA 正交序列解调 |
6.4.2 DSP 滤波解调 |
6.4.3 成像时间估计 |
6.5 ECT 系统软件设计 |
6.5.1 上位机系统软件设计 |
6.5.2 DSP 与FPGA 软件设计 |
6.6 ECT 系统性能测试 |
6.6.1 系统重复性测试 |
6.6.2 静态性能测试 |
6.6.3 动态性能测试 |
6.6.4 多频实验 |
6.7 CT/ECT 双模态实验 |
6.8 小结 |
第七章 总结与建议 |
7.1 总结 |
7.2 建议 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(7)双截面电阻层析成像系统设计(论文提纲范文)
1 系统硬件设计 |
1.1“两电极法”阻抗测量模式 |
1.2 双截面传感器的工作模式 |
2 敏感场仿真及图像重建 |
2.1 敏感场仿真 |
2.2 图像重建算法 |
3 实验结果及分析 |
3.1 测量数据的重复性 |
3.2 静态与动态实验 |
4 结语 |
(8)基于多传感器融合的两相流参数测量方法(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
目录 |
第一章 绪论 |
1.1 多相流及流动参数 |
1.1.1 多相流流型 |
1.1.2 两相流动基本参数 |
1.2 课题研究背景与现状 |
1.3 论文创新点与主要工作 |
1.3.1 论文创新点 |
1.3.2 论文组织结构 |
第二章 文献综述 |
2.1 多相流测量方法综述 |
2.1.1 多相流流型识别 |
2.1.2 流量测量 |
2.1.3 相含率测量 |
2.1.4 多相流量计 |
2.1.5 发展趋势 |
2.2 过程层析成像方法综述 |
2.2.1 过程层析成像敏感场特性及分类 |
2.2.2 过程层析成像系统的构成 |
2.2.3 过程层析成像技术在多相流测量中的应用 |
2.2.4 过程层析成像技术应用的发展趋势 |
2.3 多传感器融合 |
2.3.1 多传感器 |
2.3.2 多传感器融合分类与结构 |
2.3.3 融合系统组成 |
2.4 小结 |
第三章 CFD 动态仿真 |
3.1 仿真设置 |
3.1.1 仿真几何模型与网格 |
3.1.2 流体特性设置 |
3.1.3 多相流模型 |
3.1.4 湍流模型 |
3.1.5 边界条件与初始化 |
3.1.6 求解控制 |
3.2 仿真结果及分析 |
3.2.1 油水两相流仿真结果 |
3.2.2 气水两相流仿真结果 |
3.3 小结 |
第四章 测量系统与实验条件 |
4.1 电阻层析成像系统 |
4.2 环形电导式传感器阵列 |
4.2.1 电导率变化对测量值影响 |
4.2.2 电导环静态标定 |
4.3 V 型内锥流量计理论与标定 |
4.3.1 V 内锥测量理论模型 |
4.3.2 V 内锥流出系数标定 |
4.4 两相流实验装置及实验条件 |
第五章 基于V 型内锥流量计的两相流流量测量 |
5.1 两相流差压测量模型 |
5.1.1 均相流模型 |
5.1.2 分相流模型 |
5.1.3 Murdock 关系式 |
5.1.4 Chisholm 关系式 |
5.1.5 Smith & Leang 关系式 |
5.1.6 de Leeuw 关系式 |
5.1.7 林宗虎关系式 |
5.2 油水两相流测量 |
5.2.1 实验结果与分析 |
5.2.2 模型适用性的讨论 |
5.2.3 模型修正 |
5.2.4 对简化系数C 的讨论 |
5.2.5 油水两相流粘度影响仿真 |
5.3 气水两相流测量 |
5.3.1 实验结果与分析 |
5.3.2 滑动比的测量及预测公式 |
5.3.3 基于滑动比的均相流模型修正 |
5.3.4 基于滑动比的分相流模型修正 |
5.4 小结 |
第六章 基于电学敏感原理的两相流参数测量 |
6.1 基于ERT 的相关流速测量 |
6.1.1 ERT 测量数据预处理 |
6.1.2 利用双截面ERT 的互相关方法 |
6.1.3 利用相关方法计算速度的分辨率与范围 |
6.1.4 油水两相流相关流速计算结果 |
6.1.5 气水两相流相关流速计算结果 |
6.2 基于环形电导式传感器阵列的两相流含率测量 |
6.2.1 利用环形电导式传感器阵列测量油水两相流含水率 |
6.2.2 利用环形电导式传感器阵列测量气水两相流含水率 |
6.3 小结 |
第七章 基于传感器融合的两相流参数测量 |
7.1 基本融合框架 |
7.2 数据级融合方法 |
7.3 特征级融合方法 |
7.4 基于传感器融合的气水两相流流型识别方法 |
7.4.1 特征提取 |
7.4.2 基于ERT 两截面间自融合方法的流型识别 |
7.4.3 基于ERT 与V 内锥融合的流型识别 |
7.5 基于传感器融合的油水两相流过程参数测量 |
7.6 基于传感器融合的气水两相流过程参数测量 |
7.7 小结 |
第八章 总结与建议 |
8.1 总结 |
8.2 建议 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(9)基于DSP电阻层析成像系统设计及其在两相流参数测量中应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 两相流检测技术 |
1.1.1 两相流的参数 |
1.1.2 两相流检测技术的研究现状 |
1.2 电阻层析成像技术 |
1.2.1 ERT技术的特点 |
1.2.2 ERT系统的构成及存在问题 |
1.3 本论文主要研究内容 |
第2章 ERT系统硬件设计 |
2.1 正弦波激励信号发生模块 |
2.1.1 正弦波电压发生器 |
2.1.2 压控电流源 |
2.2 电极选通模块 |
2.3 数据采集模块 |
2.3.1 电压缓冲级 |
2.3.2 可编程差动放大器 |
2.3.3 带通滤波电路 |
2.3.4 相敏解调电路 |
2.3.5 低通滤波 |
2.3.6 A/D转换模块 |
2.4 DSP控制/处理模块 |
2.5 USB通信模块 |
2.5.1 通讯方式选择 |
2.5.2 EZ-USB FX2固件程序配置 |
2.5.3 EZ-USB FX2硬件电路设计 |
2.6 电源模块 |
第3章 硬件系统实时性分析与优化 |
3.1 数据采集时间性能分析 |
3.2 滤波器优化分析基础 |
3.3 滤波环节输出稳定时间分析 |
3.3.1 低通滤波器分析 |
3.3.2 带通滤波器分析 |
第4章 ERT系统软件平台设计 |
4.1 ERT系统DSP平台程序设计 |
4.1.1 DSP的软件开发概述 |
4.1.2 程序流程 |
4.1.3 程序关键模块设计 |
4.1.4 程序自启动设计 |
4.2 ERT系统上位机程序设计 |
4.3 图像重建算法 |
4.3.1 LBP算法 |
4.3.2 STM算法 |
4.3.3 LandWeber迭代算法 |
4.3.4 OIOR改进型迭代算法 |
第5章 系统测试及系统实验 |
5.1 系统性能测试 |
5.1.1 正弦波发生器性能测试 |
5.1.2 优化后滤波器性能测试 |
5.1.3 系统的重复性精度 |
5.2 系统实验研究 |
5.2.1 气液两相泡状流模拟实验 |
5.2.2 轴向动态实验 |
5.2.3 算法比较试验 |
第6章 结论及建议 |
6.1 结论 |
6.2 改进建议 |
参考文献 |
致谢 |
(10)电阻层析成像测试系统中的微弱信号检测(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 两相流/多相流检测技术的发展现状 |
1.1.1 两相流测量概念与研究现状 |
1.1.2 两相流的测量方法 |
1.2 过程层析成像 |
1.3 电阻层析成像技术 |
1.3.1 电阻层析成像技术的概念 |
1.3.2 电阻层析成像技术的发展状况和前景 |
1.3.3 中国石油大学目前的研究现状 |
1.3.4 电阻层析成像技术的原理 |
1.3.5 电阻层析成像系统的结构 |
1.4 本论文的主要内容 |
1.5 本章小结 |
第二章 微弱信号检测 |
2.1 微弱信号的和噪声概念与性质 |
2.1.1 微弱信号 |
2.1.2 噪声 |
2.2 微弱信号检测的方法 |
2.2.1 传统测量方法 |
2.2.2 目前测量方法 |
2.3 微弱电导测量 |
2.3.1 影响电导测量的主要因素 |
2.3.2 电导测量的方法 |
2.4 模拟信号采集中应注意的主要问题 |
2.4.1 零点漂移 |
2.4.2 共模干扰 |
2.4.3 接地与屏蔽技术 |
2.5 本章小结 |
第三章 电阻层析成像系统的硬件电路设计 |
3.1 信号源设计 |
3.1.1 MAX038 波形产生电路 |
3.1.2 电压控制电流源 |
3.2 多路模拟开关 |
3.2.1 电极的选择 |
3.2.2 激励注入与电极测量模式 |
3.2.3 模拟开关阵列 |
3.3 数据采集电路 |
3.3.1 电压缓冲单元 |
3.3.2 可编程仪用放大器 |
3.3.3 带通滤波 |
3.3.4 可调移相器的设计 |
3.3.5 相敏解调器 |
3.3.6 低通滤波 |
3.3.7 A/D 转换 |
3.3.8 JTAG 调试和边界扫描与接口电路 |
3.3.9 直流电源获取 |
3.3.10 电平转换 |
3.3.11 电路板的设计与调试 |
3.3.12 实验结果与心得 |
3.4 本章小结 |
第四章 ERT 系统中软件部分的设计 |
4.1 利用单片机实现输入输出的逻辑控制 |
4.1.1 激励控制 |
4.1.2 测量控制 |
4.2 可编程增益放大控制 |
4.3 A/D 转换 |
4.3.1 用单片机内部ADC 实现A/D 转换 |
4.3.2 外部16 位A/D 转换 |
4.3.3 ADC 数据的软件滤波方法 |
4.4 时间参数设定和通讯方式 |
4.5 软件调试 |
4.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录 |
攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
致谢 |
四、ERT数据采集系统动态性能分析(论文参考文献)
- [1]基于FPGA的并行ECT数据采集系统研究[D]. 崔书龙. 中国民航大学, 2020(01)
- [2]航向姿态参考系统设计与实现[D]. 谌宏鸣. 北京理工大学, 2017(03)
- [3]基于ARM的嵌入式电阻层析成像(ERT)测量系统的设计与改进[D]. 昝根. 中国石油大学(华东), 2015(04)
- [4]多模态流动成像技术研究进展[J]. 谭超,许燕斌,董峰. 仪器仪表学报, 2015(02)
- [5]具有实时相位补偿特性的电阻层析成像测量系统设计[D]. 武华团. 中国石油大学, 2011(10)
- [6]基于γ射线CT及ECT的气液两相流成像系统[D]. 辛山. 天津大学, 2011(06)
- [7]双截面电阻层析成像系统设计[J]. 崔自强,王化祥,许燕斌,范文茹. 天津大学学报, 2010(02)
- [8]基于多传感器融合的两相流参数测量方法[D]. 谭超. 天津大学, 2010(11)
- [9]基于DSP电阻层析成像系统设计及其在两相流参数测量中应用研究[D]. 刘文峰. 东北大学, 2009(06)
- [10]电阻层析成像测试系统中的微弱信号检测[D]. 宋健辉. 中国石油大学, 2008(06)