一种新型的三维ECT传感器及三维图像重建方法 被引量：31

1

作者 陈德运 高明 +2 位作者 宋蕾 林甲楠 于晓洋 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期961-968,共8页

针对二维电容层析成像系统轴向分辨率低,对介电常数在轴向有显著变化介质的分布不适应,在分析电容层析成像基本原理的基础上,提出了一种新型的三维电容层析成像传感器结构。三维电容层析成像传感器检测电极分为3层布置在绝缘管道外壁,... 针对二维电容层析成像系统轴向分辨率低,对介电常数在轴向有显著变化介质的分布不适应,在分析电容层析成像基本原理的基础上,提出了一种新型的三维电容层析成像传感器结构。三维电容层析成像传感器检测电极分为3层布置在绝缘管道外壁,在测量时根据需求,采用双电极激励检测模式对同层或不同层之间极板阵列组合进行检测,以获得传感器内部介质的三维数据。实验结果表明,介质轴向分布图像更加客观和真实,与传统的单电极激励模式相比较,检测电容值得到提高,测量区灵敏度均衡性得到改善,图像重建精度得到提高。 展开更多

关键词 三维ect传感器 双电极激励 三维数据 灵敏度 三维图像重建

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考虑交互作用的ECT传感器的分析和优化 被引量：4

2

作者 邵富群 高彦丽 +1 位作者 章勇高 杨景辉 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期103-106,共4页

在仿真研究的基础上对ECT传感器的 4个重要参数即极板张角θ ,绝缘管道材料的相对介电常数εpw,绝缘管道壁厚度R2 -R1,以及屏蔽罩与电容极板间的间距R3 -R2 ,进行了具有交互作用的正交试验 ,用方差分析法得出了这 4个参数及它们的交互... 在仿真研究的基础上对ECT传感器的 4个重要参数即极板张角θ ,绝缘管道材料的相对介电常数εpw,绝缘管道壁厚度R2 -R1,以及屏蔽罩与电容极板间的间距R3 -R2 ,进行了具有交互作用的正交试验 ,用方差分析法得出了这 4个参数及它们的交互作用在迭代和多元线性回归两种成像算法下对成像质量的影响 ,最后给出了试验得到的传感器结构的优化参数·实验表明在此传感器优化方法的基础上得到的重建图像质量有明显的提高· 展开更多

关键词 ect传感器 电容层析成像技术 极板参数 正交试验 交互作用 方差分析 优化设计

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一种测量多相流流型的ECT图像重建算法 被引量：4

3

作者 刘靖 徐文忠 +2 位作者 姜凡 雷兢 刘石 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期602-604,共3页

提出了一种新的电容层析成像图像重建算法-IMNSNOF算法。该算法在分析极小范数解的基础之上针对ECT逆问题的特点对其进行改进,并利用奇异值分解定理证明这种改进的数值稳定作用。在此基础上建立新的目标泛函,并在求解该泛函的过程中采... 提出了一种新的电容层析成像图像重建算法-IMNSNOF算法。该算法在分析极小范数解的基础之上针对ECT逆问题的特点对其进行改进,并利用奇异值分解定理证明这种改进的数值稳定作用。在此基础上建立新的目标泛函,并在求解该泛函的过程中采用正则技巧对其进行改进确保数值解的稳定性。利用非闭合电极ECT传感器实测了多相流沿流向的流型,两种流型图像重建结果显示,IMNSNOF算法图像重建质量高于LBP算法、投影Landweber迭代法及标准的Tikhonov正则法。 展开更多

关键词 多相流流型 电容层析成像 传感器 图像重建算法

原文传递

基于均匀设计及非线性偏最小二乘法的非闭合电极ECT传感器参数优化设计 被引量：2

4

作者 刘靖 刘石 +2 位作者 姜凡 雷兢 孙猛 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期59-64,共6页

提出了一种非闭合电极电容层析成像(ECT)传感器结构参数的优化方法。采用均匀设计结合非线性偏最小二乘(NPLS)回归,提取传感器结构参数(电极极板的宽度 l、绝缘外壳的壁厚δ_1、屏蔽罩与绝缘外壳间距δ_2及绝缘外壳材料的相对介电常数ε... 提出了一种非闭合电极电容层析成像(ECT)传感器结构参数的优化方法。采用均匀设计结合非线性偏最小二乘(NPLS)回归,提取传感器结构参数(电极极板的宽度 l、绝缘外壳的壁厚δ_1、屏蔽罩与绝缘外壳间距δ_2及绝缘外壳材料的相对介电常数ε)与待优化指标(敏感场的均匀度及灵敏度指标 p′、最大与最小电容的比值 K)间的函数关系,建立相应的优化目标泛函,通过对优化目标泛函的求解,最终获得传感器结构参数的最优值。并以10电极非闭合电极 ECT 传感器为研究对象,进行了结构参数的优化设计,根据优化结果设计制作了非闭合电极 ECT 传感器,对其成像进行了仿真与实测。结果表明,参数优化后的传感器图像重建质量优于未优化的传感器。 展开更多

关键词 电容层析成像(ect) 传感器 优化设计 均匀设计 非线性偏最小二乘法

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新型ECT传感器在燃烧检测中的应用研究 被引量：5

5

作者 陈琪 刘石 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1885-1888,共4页

电容层析成像(ECT)是一项基于电容敏感原理的过程成像技术,是极具应用前景的多相流检测技术之一。本文提出了一种新型ECT传感器,该型传感器具有采集信号强、噪音小、结构稳定、有利于高温环境参数检测等优点。本文将该型传感器应用于多... 电容层析成像(ECT)是一项基于电容敏感原理的过程成像技术,是极具应用前景的多相流检测技术之一。本文提出了一种新型ECT传感器,该型传感器具有采集信号强、噪音小、结构稳定、有利于高温环境参数检测等优点。本文将该型传感器应用于多孔介质内火焰分布的检测,分析比较了不同燃气/空气流量、不同孔密度分布对燃烧特性的影响,验证了多孔介质内燃烧的优越性,同时证明了该型传感器应用于高温环境的参数检测是完全可行的。 展开更多

关键词 电容层析成像 新型ect传感器 火焰

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12极板直接三维ECT图像重建仿真 被引量：8

6

作者 颜华 宁秀坤 +1 位作者 王伊凡 周英钢 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2012年第5期542-548,共7页

为克服间接三维ECT系统轴向分辨能力低这一缺陷,进行了直接三维ECT重建技术的研究.将12个极板分三层布置,相邻层极板有45°角的相对旋转.不但测量同层极板对的电容值,还要测量不同层极板对的电容值.三维图像直接在重建过程中产生,... 为克服间接三维ECT系统轴向分辨能力低这一缺陷,进行了直接三维ECT重建技术的研究.将12个极板分三层布置,相邻层极板有45°角的相对旋转.不但测量同层极板对的电容值,还要测量不同层极板对的电容值.三维图像直接在重建过程中产生,与经过二维断层图的间接三维重建图像截然不同.建立了传感器的三维有限元模型,分析了传感器的三维敏感场.采用线性反投影算法以及有限元分析法获得的三维灵敏度矩阵和电容测量仿真数据,实现了直接三维ECT图像重建.重建结果显示了直接三维ECT具有良好的轴向分辨能力. 展开更多

关键词 ect系统 传感器结构 直接三维图像重建 线性反投影 有限元分析 敏感场 轴向分辨力 仿真研究

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ECT传感器结构影响分析 被引量：1

7

作者 孙强 石天明 +2 位作者 刘景 徐玉峰 樊娜 《自动化与仪器仪表》 2008年第6期83-85,共3页

设计一种便于分析径向屏蔽结构影响的有限元分析模型,全面分析了电容层析成像(Electrical Capaci-tance Tomography)系统中阵列传感器结构参数对系统性能的影响。在定量分析的基础上合理解释并提出定性的分析结果,为全面认识传感器结构... 设计一种便于分析径向屏蔽结构影响的有限元分析模型,全面分析了电容层析成像(Electrical Capaci-tance Tomography)系统中阵列传感器结构参数对系统性能的影响。在定量分析的基础上合理解释并提出定性的分析结果,为全面认识传感器结构对敏感场分布的影响以及传感器的设计提供依据。有利于深入了解敏感场分布,优化传感器以改善传感器性能。 展开更多

关键词 电容层析成像 传感器阵列 结构分析

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三维ECT系统数值仿真与研究 被引量：2

8

作者 肖峰敏 刘石 +1 位作者 周旻昊 贾兆鹏 《沈阳工程学院学报（自然科学版）》 2010年第2期149-153,共5页

设计了一种方便分析电容层析成像(Electrical capacitance tomography简称ECT)传感器性能的方法,针对电容层析成像系统在检测多相流流动时的具体应用,介绍了ECT系统的结构与模型,首次通过Ansoft-maxwell 3D对ECT系统进行了有限元建模与... 设计了一种方便分析电容层析成像(Electrical capacitance tomography简称ECT)传感器性能的方法,针对电容层析成像系统在检测多相流流动时的具体应用,介绍了ECT系统的结构与模型,首次通过Ansoft-maxwell 3D对ECT系统进行了有限元建模与仿真,再次验证了ECT在检测流体应用时相对于其他检测设备的明显优势.通过Ansoft-maxwell 3D的瞬态仿真,考查了各个因素对传感器的影响,并提出了对ECT系统进行改进的方法. 展开更多

关键词 电容层析成像(ect) ANSOFT MAXWELL 3D 仿真 传感器

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基于ECT/EST双模成像系统的激励测量模式 被引量：1

9

作者 刘建英 于海亭 +1 位作者 王伯波 薛倩 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2016年第10期32-36,共5页

电荷层析成像(EST)与电容层析成像(ECT)传感器结构类似,便于集成双模成像系统,以拓宽单模态系统的测量范围,提高成像精度。通过设计合理的激励测量策略,即可利用双模态传感器分时测量电容信号与电荷信号,获取足够的有效测量信息,保证重... 电荷层析成像(EST)与电容层析成像(ECT)传感器结构类似,便于集成双模成像系统,以拓宽单模态系统的测量范围,提高成像精度。通过设计合理的激励测量策略,即可利用双模态传感器分时测量电容信号与电荷信号,获取足够的有效测量信息,保证重建图像质量。设计合理的C/V,E/V转换电路和多路选通电路,并在FPGA硬件平台上通过软件控制实现ECT与EST信号的分时测量及进行不同激励测量模式的切换,得到更多的有效测量值。模拟实验结果表明:该方法可以实现不同激励测量模式的切换,获取双模态测量信息。 展开更多

关键词 激励测量模式 ect EST 双模态传感器

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ECT系统在土壤湿度测量中的应用研究 被引量：1

10

作者 高彦丽 徐青 《控制工程》 CSCD 北大核心 2016年第7期1119-1122,共4页

电容层析成像技术(Electrical Capacitance Tomography,ECT)以其结构简单、响应速度快、非侵入、无辐射等优点成为检测科学领域里的研究热点之一。介绍了一种基于DSP控制的8极板电容层析成像系统,描述了它的硬件检测电路组成、工作原理... 电容层析成像技术(Electrical Capacitance Tomography,ECT)以其结构简单、响应速度快、非侵入、无辐射等优点成为检测科学领域里的研究热点之一。介绍了一种基于DSP控制的8极板电容层析成像系统,描述了它的硬件检测电路组成、工作原理并给出了图像重建算法和DSP软件设计流程。将该系统应用于土壤水分分布的测量中,构建了一土壤水分测试实验平台,完成了4种不同土壤湿度分布下的成像信息测试。实验结果表明,管道截面土壤湿度分布不同时,成像图像能够给出其可视化分布形态。 展开更多

关键词 电容层析成像技术 DSP 土壤湿度 电容传感器

原文传递

基于平面阵列电极传感器的ECT系统设计 被引量：5

11

作者 马敏 刘慧洁 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第2期82-83,87,共3页

设计了基于平面阵列电极传感器的电容层析成像(ECT)系统。由平面阵列电极传感器ECT系统和计算机成像界面组成,采用电容的边缘效应测量原理,对复合材料的损伤、缺陷进行检测。结果表明:在介电常数ε=3.5的玻璃块材料为被测对象的条件下,... 设计了基于平面阵列电极传感器的电容层析成像(ECT)系统。由平面阵列电极传感器ECT系统和计算机成像界面组成,采用电容的边缘效应测量原理,对复合材料的损伤、缺陷进行检测。结果表明:在介电常数ε=3.5的玻璃块材料为被测对象的条件下,得到的ECT图像分辨率高、伪影少。由此表明:该系统是一种简单有效、图像重建效果优良的无损检测(NDT)系统。 展开更多

关键词 平面阵列电极传感器 电容层析成像(ect)系统 复合材料 无损检测

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基于小尺度ECT传感器的滑油在线监测研究 被引量：2

12

作者 徐大露 薛倩 +2 位作者 马敏 叶龚兵 由伟 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2015年第11期34-37,共4页

针对国内航空发动机滑油在线监测技术落后的现状,对小尺度电容层析成像(ECT)传感器设计进行了研究。利用有限元分析软件Comsol和Matlab,对ECT传感器阵列电极的几何参数进行了优化,并通过静态和动态试验验证ECT应用于滑油在线监测的可行... 针对国内航空发动机滑油在线监测技术落后的现状,对小尺度电容层析成像(ECT)传感器设计进行了研究。利用有限元分析软件Comsol和Matlab,对ECT传感器阵列电极的几何参数进行了优化,并通过静态和动态试验验证ECT应用于滑油在线监测的可行性。实验结果表明,该方法能够有效分辨物场中的不同介质,实时反映滑油介电常数的变化,利用小尺度ECT传感器可为在线滑油监测提供一种新型检测手段。 展开更多

关键词 在线监测 电容层析成像技术 有限元分析 传感器

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自适应ECT传感器的特性分析

13

作者 李晟 郭宝龙 李楠 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2012年第11期10-12,15,共4页

针对传统电容层析成像传感器在测量过程中灵活性的不足以及未来成像要求,提出了一种新型自适应传感器结构。新型的传感器结构由小极板阵列组成,在测量时根据所要得到的主要测量性能来设置不同的极板阵列组合,实现了在测量中使用不同模... 针对传统电容层析成像传感器在测量过程中灵活性的不足以及未来成像要求,提出了一种新型自适应传感器结构。新型的传感器结构由小极板阵列组成,在测量时根据所要得到的主要测量性能来设置不同的极板阵列组合,实现了在测量中使用不同模式的目的。通过详细介绍自适应ECT传感器的结构模型及极板阵列组合后的工作模式,并对两种工作模式进行仿真实验结果得知,新传感器结构在满足测量灵敏度与分辨率的同时又具有良好的灵活性,可代替传统结构成为传感器设计的新研究方向。 展开更多

关键词 电容层析成像 自适应 相邻电容传感器 传感器设计

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内外组合电极的ECT传感器优化设计（英文） 被引量：2

14

作者 马敏 王涛 范广永 《机床与液压》 北大核心 2019年第18期70-76,共7页

电容层析成像技术具有“软场”特性。针对敏感场中心区域灵敏度低的问题,设计了一种基于内外组合电极的ECT传感器。利用Matlab2014a和COMSOL5. 3对具有内外不同电极数的传感器进行有限元分析,在此基础上,采用双电极旋转激励的测量方法,... 电容层析成像技术具有“软场”特性。针对敏感场中心区域灵敏度低的问题,设计了一种基于内外组合电极的ECT传感器。利用Matlab2014a和COMSOL5. 3对具有内外不同电极数的传感器进行有限元分析,在此基础上,采用双电极旋转激励的测量方法,利用Landweber迭代算法,对ECT敏感场内圆形区域和环形区域进行图像重建。仿真结果表明:与传统的ECT电容传感器相比,改进的传感器能够提高大多数敏感场内中心区域的灵敏度,提高图像的重建精度,相关系数提高至0. 92,表明了内外组合电极的传感器在ECT图像重建领域的可行性和有效性。 展开更多

关键词 ect传感器 组合结构电极 Landweber迭代算法 COMSOL仿真

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基于ECT的占空比可调双阵列传感器设计 被引量：5

15

作者 马敏 范广永 王涛 《计量学报》 CSCD 北大核心 2019年第6期1057-1063,共7页

针对传统的ECT传感器占空比固定不可调节,不能改变测量极板与管道中心的距离,被测物体在管道内位置和大小变化不能选择合适的占空比,而不能得到效果更佳的重建图像。提出了一种占空比可调的新型传感器系统,占空比可从101调节到61,为了... 针对传统的ECT传感器占空比固定不可调节,不能改变测量极板与管道中心的距离,被测物体在管道内位置和大小变化不能选择合适的占空比,而不能得到效果更佳的重建图像。提出了一种占空比可调的新型传感器系统,占空比可从101调节到61,为了解决这种传感器系统无法加入径向基板引起相邻极板间耦合电容的干扰,设计了一种在测量极板与屏蔽罩之间加差分电极的系统,差分电极与测量电极同步调节。实验结果表明,管道内被测物体所在位置、大小不同时,选择的占空比也会不同,这种传感器系统可快速调节合适的占空比,得到最佳的成像效果,图像误差减小至0.25,相关系数提升至0.80。 展开更多

关键词 计量学 电容层析成像技术 占空比 差分电极 传感器优化

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基于ECT与深度学习的高含水率违禁品快速筛查方法 被引量：1

16

作者 何永勃 张书豪 《计量学报》 CSCD 北大核心 2023年第8期1256-1263,共8页

为了实现海关对高含水率违禁品的非侵入快速筛查,提出了一种电容层析成像(ECT)技术与深度学习相结合的检测方法,在仿真环境下进行了可行性研究。首先,设计了适合安装在传送装置上的ECT传感器,并构建了分别含有正常物体和高含水率违禁品... 为了实现海关对高含水率违禁品的非侵入快速筛查,提出了一种电容层析成像(ECT)技术与深度学习相结合的检测方法,在仿真环境下进行了可行性研究。首先,设计了适合安装在传送装置上的ECT传感器,并构建了分别含有正常物体和高含水率违禁品的不同包裹模型;然后,利用电容传感器获得不同包裹模型的电容信号数据,并进行二维和三维图像重建;最后,为了弥补人工观察包裹重建图像误判率高的缺陷,构建了自适应提取电容信号特征的一维卷积神经网络(1D-CNN)模型对包裹模型进行预测分类。实验结果表明:该方法的检测准确率可达98%以上,单个模型检测时间仅为10^(-3)s,能够实现高含水率违禁品的快速筛查。 展开更多

关键词 计量学 含水率 违禁品检测 深度学习 快速筛查 ect传感器

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基于Sigmoid函数的ECT灵敏度预处理

17

作者 周广明 王伊凡 《太赫兹科学与电子信息学报》 2024年第12期1383-1387,1420,共6页

电容层析成像(ECT)图像重建算法利用敏感度矩阵作为先验知识,反演管道内介质的分布情况,因此,灵敏度矩阵对图像重建的质量起着至关重要的作用。由于ECT传感器具有软场特性,场域内的灵敏度分布并不均匀,传感器中心区域与边缘区域差异过大... 电容层析成像(ECT)图像重建算法利用敏感度矩阵作为先验知识,反演管道内介质的分布情况,因此,灵敏度矩阵对图像重建的质量起着至关重要的作用。由于ECT传感器具有软场特性,场域内的灵敏度分布并不均匀,传感器中心区域与边缘区域差异过大,影响重建图像质量。本文提出一种基于Sigmoid函数的灵敏度预处理方法,由仿真实验结果可知,该方法能显著提高灵敏度矩阵的均匀性,并大大提高重建图像的质量:图像空间误差(ISE)降低0.3825;图像相对误差(RE)降低0.3865;相关系数(CC)提升0.0608,验证了此方法在ECT图像重建中的可行性。 展开更多

关键词 两相流 图像重建 传感器 灵敏度预处理 电容层析成像(ect)

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基于锁相放大的ECT/ERT双模态传感器复合测量技术 被引量：5

18

作者 赵玉磊 CLAUDIO Muzzini 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期670-676,共7页

基于交流的C/V和R/V法作为ECT/ERT双模态传感器信号的典型测量方法,不足之处在于两者的测量电路无法融合统一,并且需要对测量结果进行标定。针对该不足,提出一种复合测量技术。该技术通过测量一个反馈电阻在交流激励下两端电压信号的相... 基于交流的C/V和R/V法作为ECT/ERT双模态传感器信号的典型测量方法,不足之处在于两者的测量电路无法融合统一,并且需要对测量结果进行标定。针对该不足,提出一种复合测量技术。该技术通过测量一个反馈电阻在交流激励下两端电压信号的相位,进而精确计算出被测电容和电阻的大小。采用锁相放大法对上述相位进行测量,该方法利用一组满足一定关系的方波控制数字开关来实现混频。实验表明,该测量方法具有较好的测量稳定性和一致性,并且测量精确度较C/V、R/V法有一定的提升。 展开更多

关键词 双模态传感器 复合测量 锁相放大 电容层析成像 电阻层析成像

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非闭合电极电容层析成像传感器在冻土测试中的应用 被引量：10

19

作者 刘靖 姜凡 刘石 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期363-368,共6页

为了实现电容层析成像技术对冻土冻结冰峰面的在线、非侵入测试,研制出了满足冻土测试要求的非闭合电极电容层析成像传感器,并对该种传感器的电容分布特性进行了实测;确定出了适合冻土测试的的高、低介电常数的标定物质;搭建了冻土一维... 为了实现电容层析成像技术对冻土冻结冰峰面的在线、非侵入测试,研制出了满足冻土测试要求的非闭合电极电容层析成像传感器,并对该种传感器的电容分布特性进行了实测;确定出了适合冻土测试的的高、低介电常数的标定物质;搭建了冻土一维冻结实验系统。对含水量8%的湿土样冻结过程的冰峰面迁移进行了电容层析成像测试,并利用IMNSNOF图像重建算法重建出了冻结过程各时刻的冻结截面物质分布图像,由图像可确定出冻土中已冻土、未冻区以及冰峰面的位置。电容层析成像测试结果与温度测试结果相吻合。 展开更多

关键词 电容层析成像 传感器 冻土 冰峰面 图像重建

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电容层析成像技术的研究现状综述 被引量：9

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作者 彭珍瑞 殷红 董海棠 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2009年第9期5-8,15,共5页

详细介绍了电容层析成像(ECT)技术的近期研究进展。在简要介绍电容层析成像系统原理的基础上,重点总结了ECT技术的研究现状,包括ECT硬件、图像重建算法和应用研究等。同时,指出ECT技术发展中面临的微弱电容检测、软场特性、图像重建、... 详细介绍了电容层析成像(ECT)技术的近期研究进展。在简要介绍电容层析成像系统原理的基础上,重点总结了ECT技术的研究现状,包括ECT硬件、图像重建算法和应用研究等。同时,指出ECT技术发展中面临的微弱电容检测、软场特性、图像重建、标定、传感器设计、数据通信和多模态等方面的挑战,并指出了努力的方向。 展开更多

关键词 电容层析成像 传感器 图像重建

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