基于ECT的航空发动机尾气检测系统的图像重建研究

发布时间：2017-08-12 08:38

  本文关键词：基于ECT的航空发动机尾气检测系统的图像重建研究

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【摘要】：ECT(Electrical Capacitance Tomography)技术作为一项非侵入、无辐射、响应速度快、安装简便及成本低的过程层析成像技术,在工业过程参数的可视化检测应用中已成为一项极具发展潜力的技术,但在航空发动机检测方面尚未得到应用。航空发动机结构复杂,其气路部件处于恶劣的高温、高压工作环境,这些潜在因素在很大程度上限制了传统监测方式在这个领域的沿用,基于ECT的航空发动机尾气检测系统为解决这一问题提供了可能性,可为新一代航空发动机尾气检测提供一种新的工作方式。在计算机平台上,通过一定算法所重建的图像作为判断发动机健康状况的一种重要依据,其准确度与分辨率直接关系到航空发动机运行状态判断。本文针对这一需要,主要做了以下几个方面的工作:1.分析ECT技术的基本原理和理解正、逆问题的数学模型及其求解算法原理。通过对电极形状、数目的选择,接地屏蔽层的合理设计及对传感器结构参数的比较优化,设计16极板的ECT系统传感器用于检测气路状态。2.深入研究现存的三种非迭代类图像重建算法和四种迭代类重建算法,阐述各类算法的基本思想、特点。联合使用Matlab软件和COMSOL软件进行仿真实验,通过观察重构图像和比较图像误差,相关系数和算法运行时间等评价参数,判断成像算法优缺点及各自适用范围。3.研究Tikhonov正则化法和粒子滤波算法,并分别对其改进。结果表明:改进的Tikhonov正则化法能够有效减少粗差影响,提高重建图像精确度及分辨率;改进的粒子滤波算法相比迭代类算法成像质量更优。4.为提高重建图像的可靠性,从而更好地判断发动机尾气状况,将CONTOURLET变换应用于ECT重建图像后处理中,完成图像去噪、增强和融合处理。
【关键词】：航空发动机 气路状态 电容层析成像 COMSOL 图像重建算法
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V263.6;TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 航空发动机常用诊断方法简介11-13
• 1.3 航空发动机尾气气路监测发展13-14
• 1.4 PT技术概述14-16
• 1.4.1 过程成像技术简介14-15
• 1.4.2 PT技术的数学模型15-16
• 1.5 ECT技术应用与发展16-17
• 第二章 ECT系统与图像重建17-25
• 2.1 电容层析成像基本介绍17
• 2.2 ECT系统的组成17-22
• 2.2.1 ECT系统的传感器模块17-19
• 2.2.2 ECT系统的数据采集和处理模块19-21
• 2.2.3 ECT系统的计算机成像模块21-22
• 2.3 ECT图像重建理论知识22-25
• 2.3.1 ECT正问题22
• 2.3.2 ECT逆问题22-24
• 2.3.3 图像重建准则24-25
• 第三章 评价系统的建立25-30
• 3.1 COMSOL Multiphysics介绍25
• 3.2 航空发动机尾气流型仿真设计25-28
• 3.3 评价标准28-30
• 第四章 ECT图像重建算法研究30-56
• 4.1 典型ECT图像重建算法30-37
• 4.1.1 非迭代类算法30-32
• 4.1.2 迭代类算法32-36
• 4.1.3 智能优化类图像重建算法36-37
• 4.2 改进的Tikhonov正则化法37-39
• 4.3 粒子滤波算法39-49
• 4.3.1 粒子滤波基本原理39-42
• 4.3.2 粒子滤波算法在ECT图像重建中的实现42-44
• 4.3.3 粒子滤波算法的改进44-49
• 4.4 重建结果分析与对比49-56
• 4.4.1 不同算法的成像结果49-52
• 4.4.2 评价指标对比52-56
• 第五章 ECT图像后处理56-64
• 5.1 CONTOURLET变换56-58
• 5.1.1 拉普拉斯金字塔变换56-57
• 5.1.2 方向滤波器组57-58
• 5.2 基于CONTOURLET变换的图像去噪58-60
• 5.3 基于CONTOURLET变换的图像增强60-61
• 5.4 基于CONTOURLET变换的图像融合61-64
• 结论64-66
• 参考文献66-71
• 致谢71-72
• 攻读硕士期间发表论文72

【参考文献】

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本文编号：660730