基于嵌入式ARM处理器的电阻率测量系统设计(3)
1.2 1.2 1.2 1.2 电阻层析成像 电阻层析成像 电阻层析成像 电阻层析成像 及电阻率测量 及电阻率测量 及电阻率测量 及电阻率测量 技术的发展历程及前景 技术的发展历程及前景 技术的发展历程及前景 技术的发展历程及前景1.2.1 电阻层析成像 及电阻率测量 技术的起源ERT 技术的起源可追溯至 20 世纪 20 年代 ， 当时的地质学家通过在地上插入一定数量的电极 ， 在一对电极间注入电流 ， 测量其他电极上的电位变化来获得地下的地层分布 [ 4 ]。 1983 — 1984 年间，外加电位断层成像 (Applied PotentialTornography ， 简称 APT) 技术诞生 ， 并由此获得单一电导率分布图像 ， 此后电阻本科毕业设计说明书（论文）抗层析成像 (E1ecrtical Impedance Tomography ，简称 EIT) 技术以其无损伤、低成本的特性吸引了众多的研究者者。 1988 年，英国 UMSIT 开始应用电阻层析成像技术监视导电流体的研究工作 ， 取得了很大进展 ， 并且已经在搅拌器和旋流器等试验装置上进行了应用性研究。 2001 年，又开发出利用双极性脉冲电流源作为激励源的电阻层析成像系统 ， 这一技术克服了常规直流激励带来的介质电极化效应，为解决系统实时性不高的问题提供了新的途径 [ 5 ]。
1.2.2 电阻层析成像 及电阻率测量 技术的国内外发展概况国内外最早从事层析成像技术研究的是英国 UMIST 大学 。 自从 1988 年就研制出 8 电极电容层析成像设备， 1990 年改进为 12 电极，测量速度 40 帧 / 秒 。 同时期美国也设计 出 1 6 电极的电容层析成像系统 。 电阻层析成像系统由英 国 UMIS T大学和 LEEDS 大学首先进行了设备装置的研发 。 前者将测量装置应用在搅拌器和旋流器上，后来研制出适用于金属容器的 ERT 设备并于 2001 年设计出利用双极性脉冲电流源作为激励的 ERT 系统，采集速度达到 1000 幅 / 秒的 16 电极 ERT 系统；后者研制的 ITS-1000 样机采样速度达到 25 幅 / 秒，最新研究成果为双截 面EIT 系统，采集速度高达 1164 帧 / 秒 [6]。我国 ERT 研究起步于 80 年代后期 ， 天津大学率先进行了相关研究设计工作 ，先后开发出 TERT-1 ， 2 ， 3 ， 4 型样机，完成了动态在线实时测量，并于 2001 年紧跟 UNIST 大学研究方向进行了双截面电极阵列的 ERT 装置设计研究 ， 此后一直到 2007 年，先后进行了并行数据采集系统、基于 DSP 的 ERT 设备、单电极测量新模式研究等工作 ， 取得了较多的科研成果 。 此外北京航空航天大学 、 浙江大学 、清华大学等国内高校，也在 ERT 硬件系统设计和图像重建算法等方面进行了深入的研究。由于 ERT 系统本身具有的软场特性（所谓的 “ 软场 ” 是指当传感器区域内的介质分布发生改变时，敏感场的分布会发生相应的改变，如静电场） ，研究人员主要从 ERT 硬件系统和敏感场仿真方面进行研究 ， 力求增加 ERT 系统有效信息量，并提高系统成像速率与精度 [ 7 ]。