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Elektrische Kapazitätstomografie mit phantomabhängiger Adaptivität

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Kandlbinder-Paret, Christoph ; Fischerauer, Alice ; Fischerauer, Gerhard:
Elektrische Kapazitätstomografie mit phantomabhängiger Adaptivität.
In: Technisches Messen. Vol. 88 (January 2021) Issue 1 . - pp. 24-32.
ISSN 2196-7113
DOI: https://doi.org/10.1515/teme-2019-0132

Abstract in another language

In der elektrischen Kapazitätstomografie (ECT) verbessert sich die Auflösung der rekonstruierten Permittivitätsverteilung mit der Elektrodenanzahl, wohingegen die Anzahl der Kapazitätsmessungen und die Messzeit steigt und das Signal-Rausch-Verhältnis sinkt. Um einen Kompromiss zwischen Elektrodenanzahl und Auflösung zu finden, haben wir ein phantomabhängiges Adaptionsverfahren untersucht, in dem grobe Messungen mit verbundenen Einzelelektroden, die quasi synthetische größere Elektroden darstellen, durchgeführt werden. Das Verfahren wurde anhand eines Kunststoffzylinders im Erfassungsbereich im Inneren eines Rohres getestet. Wir vergleichen die rekonstruierten Ergebnisse basierend auf den Kapazitäten zwischen sechs synthetischen Elektroden und zwölf elementaren Elektroden sowie mit dem Adaptionsverfahren, das sowohl die Kapazitäten zwischen den sechs synthetischen Elektroden als auch zwischen einigen der elementaren Kapazitäten auswertet. Die Permittivitätsverteilung wird mit dem projizierten Landweber-Algorithmus einerseits aus berechneten Kapazitäten (Simulation mit der Finite-Elemente-Methode, FEM) und andererseits aus gemessenen Kapazitäten rekonstruiert. Die Kapazitäten werden dabei für jeweils zwei Fälle bestimmt. Im ersten Fall werden die Elektroden, die gerade nicht Teil der betrachteten Kapazität sind, geerdet, im zweiten Fall sind sie potentialfrei. Die Ergebnisse zeigen, dass im Erdungsfall die Rekonstruktionsergebnisse der gemessenen Kapazitäten mit dem Adaptionsverfahren sogar verbessert werden können. Im potentialfreien Fall und bei den Simulationen konnte das Phantom nur mit einer Verschlechterung der Auflösung dargestellt werden.

Abstract in another language

In electrical capacitance tomography (ECT), the resolution of the reconstructed permittivity distribution improves with the number of electrodes, while the number of capacitance measurements and the measurement time increase and the signal-to-noise ratio decreases. In order to find a compromise between the number of electrodes and the resolution, we have investigated a phantom-dependent adaptation method in which rough measurements are made with connected single electrodes, which are quasi-synthetic larger electrodes. The method was tested using a plastic cylinder in the detection region inside a pipe. We compare the reconstructed results based on the capacitances between six synthetic electrodes and twelve elemental electrodes as well as with the adaptation method, which evaluates both the capacitances between the six synthetic electrodes and between some of the elementary capacitances. The permittivity distribution is reconstructed with the projected Landweber algorithm from calculated capacitances (simulation with the finite element method, FEM) on the one hand and from measured capacitances on the other hand. The capacitances are determined for two cases. In the first case, the electrodes that are not part of the considered capacitor are grounded, in the second case they are floating. The results show that in the case of grounding, the reconstruction results of the measured capacitances can even be improved with the adaptation method. In the floating case and in the simulations, the phantom could only be reconstructed with a worse resolution.

Further data

Item Type: Article in a journal
Refereed: Yes
Keywords: Kapazitätstomografie; ECT; Adaptionsverfahren; Prozessüberwachung; Capacitance tomography; Adaptation method; Process monitoring
Institutions of the University: Faculties > Faculty of Engineering Science
Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Measurement and Control Technology
Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Measurement and Control Technology > Chair Measurement and Control Technology - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Gerhard Fischerauer
Result of work at the UBT: Yes
DDC Subjects: 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering
Date Deposited: 16 Feb 2021 07:04
Last Modified: 16 Feb 2021 07:04
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/63122