طراحی و پیاده سازی دستگاه مقطع نگار الکتریکی خازنی

این پایان نامه به طراحی و ساخت یک سیستم مقطع نگار خازن الکتریکی (ect) یا مقطع نگار الکتریکی خازنی اشاره دارد. سیستم مقطع نگار الکتریکی خازنی با تخمین ضرایب نفوذپذیری الکتریکی مواد درون سطح مقطع لوله ها و یا مجاری اقدام به بازسازی تصاویر سطح مقطعی از مجاری و لوله ها می کند. تخمین ضرایب نفوذپذیری الکتریکی توسط اندازه گیری خازن های روی سطح شی و حل یک مساله معکوس صورت می پذیرد. تکنیک های مقطع نگاری الکتریکی به واسطه ارزان بودن، امنیت بالا، سرعت بالای گرفتن اطلاعات و مناسب بودن برای مجاری و لوله ها با ابعاد مختلف نقش بسیار مهمی در کاربردهای صنعتی جهت به تصویر درآوردن فرایندها دارند. از میان تکنیک های مقطع نگاری الکتریکی، تکنیک مقطع نگاری الکتریکی خازنی به دلیل طبیعت غیر تهاجمی و توانایی تشخیص بین فازهای متفاوت مبنی بر توزیع ضرائب نفوذپذیری الکتریکی در سطح مقطع مورد نظر، به شکل گسترده ای موضوع بسیاری از تحقیق های روز دنیا شده است. تحقیق در زمینه مقطع نگاری الکتریکی خازنی مربوط به رشته های مختلف علمی می گردد و زمینه های تحقیق آن را می توان به سه دسته (1) طراحی حسگر، (2) الکترونیک سخت افزار و (3) بازسازی تصویر تقسیم بندی کرد. این پایان نامه بر اساس ساخت سیستم مقطع نگار الکتریکی خازنی بنا نهاده شده و به همین جهت مبانی و اصول پایه سیستم مقطع نگار خازنی از قبیل ماتریس حساسیت، مساله مستقیم و مساله معکوس در ect بیان شده است. در این پایان نامه حل مساله مستقیم با روش اجزای محدود انجام شده و دو روش انتگرال گاوسی و روش بار جهت محاسبه خازنها استفاده شده و نتایج با حل تحلیلی برای یک کابل هم محور مقایسه شده است. همچنین دو روش کیفی و کمی جهت محاسبه ماتریس حساسیت شبیه سازی شده و نتایج آنها از لحاظ زمان محاسبه و کیفی نشان داده شده است. سپس روش های مرسوم بازسازی تصویر استفاده شده در مساله معکوس ارائه شده اند و نتایج بازسازی این روش ها با استفاده از هر دو روش حل مساله مستقیم و هر دو روش محاسبه ماتریس حساسیت مقایسه شده اند. نتایج مدلسازی نشان می دهد که روش بار از دقت بالاتری برخوردار بوده و روش کمی نسبت به روش کیفی با وجود نزدیکی پاسخهایشان دارای زمان اجرای کمتری می باشد. در قسمت طراحی سخت افزار حسگر ساختار های متعددی جهت ساخت حسگر معرفی شده است. سیستم مقطع نگار ارائه شده با استفاده از مدار شارژ و دشارژ ساخته شده است. تصاویر بازسازی شده با استفاده از داده های سیستم عملی در اولین نمونه ساخته شده نتایج رضایت بخشی دارد.