EVALUATION OF THE ELECTRICAL CAPACITANCE TOMOGRAPHY SYSTEM FOR MEASUREMENT USING 3D SENSOR

Jacek Kryszyn; Damian Wanta; Waldemar T. Smolik

doi:10.35784/iapgos.205

pdf (angielski)

Opublikowane: 2019-12-15

DOI: https://doi.org/10.35784/iapgos.205

Numer Tom 9 Nr 4 (2019)

KONCEPCJA SAMOUCZĄCEGO SIĘ STANOWISKA PRACY DLA WSPIERANIA PRACOWNIKA PRZY WSPÓŁPRACY Z ROBOTEM W UKŁADZIE SAMOADAPTACJA-PRODUKCJA-PLANOWANIE
Johanna Ender, Jan Cetric Wagner, Georg Kunert, Fang Bin Guo, Roland Larek, Thorsten Pawletta

4-9
PRZEWIDYWANIE EMISJI SADZY W PRZYPADKU PRZEJŚCIOWEJ PRACY SILNIKA W OPARCIU O DANE
Michèle Schaub

10-13
ZASTOSOWANIE POTENCJAŁU LENNARD-JONESA DO MODELOWANIA RUCHU ROBOTÓW
Piotr Wójcicki, Tomasz Zientarski

14-17
ZASTOSOWANIE SZTUCZNEJ SIECI NEURONOWEJ W PROCESIE DOBORU POWŁOK ORGANICZNYCH
Artur Popko, Konrad Gauda

18-21
ZASTOSOWANIE PROFILOMETRII OPTYCZNEJ W ANALIZIE PROCESU DESTRUKCJI RENOWACYJNYCH POWŁOK ORGANICZNYCH DLA PRZEMYSŁU MOTORYZACYJNEGO
Konrad Gauda, Kamil Pasierbiewicz

22-25
ANALIZA DANYCH Z CZUJNIKÓW POMIAROWYCH DO PREDYKCJI W SYSTEMACH KONTROLI PROCESÓW PRODUKCYJNYCH
Tomasz Rymarczyk, Bartek Przysucha, Marcin Kowalski, Piotr Bednarczuk

26-29
POMIAR STRUMIENIA MIESZANINY GAZ-CIECZ Z WYKORZYSTANIEM KRYZY STANDARDOWEJ I KRYZY SZCZELINOWEJ
Barbara Tomaszewska-Wach, Mariusz R. Rząsa, Marcin Majer

30-33
OKREŚLENIE DYNAMICZNEGO MODUŁU YOUNGA MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH ZA POMOCĄ REZONANSOWEJ METODY WIBRACYJNEJ
Volodymyr Mashchenko, Valentine Krivtsov, Volodymyr Kvasnikov, Volodymyr Drevetskiy

34-37
OKREŚLENIE OPTYMALNEGO KROKU SKANOWANIA DO OCENY JAKOŚCI REKONSTRUKCJI OBRAZU W TOMOGRAFII MAGNETOAKUSTYCZNEJ ZE WZBUDZENIEM INDUKCYJNYM
Adam Ryszard Żywica, Marcin Ziółkowski

38-42
BUDOWA TOMOGRAFU ULTRADŹWIĘKOWEGO DO ANALIZY PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH W ZAKRESIE FAL ODBITYCH I TRANSMISYJNYCH
Tomasz Rymarczyk, Michał Gołąbek, Piotr Lesiak, Andrzej Marciniak, Mirosław Guzik

43-47
NOWA KONCEPCJA DYSKRETYZACJI MODELU CELEM PODNIESIENIA JAKOŚCI OBRAZOWANIA W TRANSMISYJNEJ TOMOGRAFII ULTRADŹWIĘKOWEJ
Tomasz Rymarczyk, Krzysztof Polakowski, Jan Sikora

48-51
OCENA SYSTEMU ELEKTRYCZNEJ TOMOGRAFII POJEMNOŚCIOWEJ DO POMIARÓW Z WYKORZYSTANIEM SONDY 3D
Jacek Kryszyn, Damian Wanta, Waldemar T. Smolik

52-59
WYKORZYSTANIE TECHNOLOGII DRUKOWANIA 3D DO MODELOWANIA GÓRNYCH DRÓG ODDECHOWYCH W PEŁNEJ SKALI
Oleg Avrunin, Yana Nosova, Ibrahim Younouss Abdelhamid, Oleksandr Gryshkov, Birgit Glasmacher

60-63
KONCEPCJA I REALIZACJA SYSTEMU PLECAKOWEGO DLA WIELOKANAŁOWEJ ELEKTROFIZJOLOGII U SWOBODNIE ZACHOWUJĄCYCH SIĘ GRYZONI
Olga Chaikovska, Oleksandr Ponomarenko, Olexandr Dovgan, Igor Rokunets, Sergii Pavlov, Olena Kryvoviaz, Oleg Vlasenko

64-68
DETEKCJA MIGOTANIA PRZEDSIONKÓW NA ELEKTROKARDIOGRAMACH Z WYKORZYSTANIEM KONWOLUCYJNEJ SIECI NEURONOWEJ
Viktor Kifer, Natalia Zagorodna, Olena Hevko

69-73
KONCEPCJA LATAJĄCEJ PLATFORMY POMIAROWEJ POLA ELEKTROMAGNETYCZNEGO
Sławomir Szymaniec, Sławomir Szymocha, Łukasz Miszuda

74-77
TERMOELEKTRYCZNE URZĄDZENIE SOLARNE DO ZASILANIA PLATFORMY POMIAROWEJ
Andrzej Nowrot, Monika Mikołajczyk, Anna Manowska, Joachim Pielot, Antoni Wojaczek

78-82
POPRAWA DYNAMIKI PRZEKSZTAŁTNIKOWEGO GENERATORA PV PODCZAS ZRZUTU MOCY
Łukasz Kwaśny

83-86
SYSTEMY POMIARU ENERGII PRODUKOWANEJ PRZEZ SYSTEM FOTOWOLTAICZNY I POBIERANEJ PRZEZ BUDYNEK LUBELSKIEGO PARKU NAUKOWO-TECHNOLOGICZNEGO
Arkadiusz Małek

87-92
PROJEKT, BUDOWA I SYSTEM AUTOMATYCZNEJ REGULACJI JEDNOSTOPNIOWEJ SZEŚCIOKOMOROWEJ ADSORPCYJNEJ POMPY CIEPŁA
Katarzyna Zwarycz-Makles, Sławomir Jaszczak

93-98

Archiwum

2021

Tom 11 Nr 4
2021-12-20 15
Tom 11 Nr 3
2021-09-30 10
Tom 11 Nr 2
2021-06-30 11
Tom 11 Nr 1
2021-03-31 14

2020

Tom 10 Nr 4
2020-12-20 16
Tom 10 Nr 3
2020-09-30 22
Tom 10 Nr 2
2020-06-30 16
Tom 10 Nr 1
2020-03-30 19

2019

Tom 9 Nr 4
2019-12-16 20
Tom 9 Nr 3
2019-09-26 20
Tom 9 Nr 2
2019-06-21 16
Tom 9 Nr 1
2019-03-03 13

2018

Tom 8 Nr 4
2018-12-16 16
Tom 8 Nr 3
2018-09-25 16
Tom 8 Nr 2
2018-05-30 18
Tom 8 Nr 1
2018-02-28 18

2017

Tom 7 Nr 4
2017-12-21 23
Tom 7 Nr 3
2017-09-30 24
Tom 7 Nr 2
2017-06-30 27
Tom 7 Nr 1
2017-03-03 33

Authors

Jacek Kryszyn

j.kryszyn@ire.pw.edu.pl

Politechnika Warszawska

https://orcid.org/0000-0002-0042-0473 ##orcid.unauthenticated##

Damian Wanta

dwanta@ire.pw.edu.pl

Politechnika Warszawska

https://orcid.org/0000-0002-1596-6524 ##orcid.unauthenticated##

Waldemar T. Smolik

w.smolik@ire.pw.edu.pl

Politechnika Warszawska

https://orcid.org/0000-0002-1524-5049 ##orcid.unauthenticated##

Abstrakt

Przedstawiono dalsze testy systemu akwizycji danych EVT4 do elektrycznej tomografii pojemnościowej. Modułowy system, który może mieć do 32 kanałów z indywidualnym przetwornikiem analogowo-cyfrowym, został zaprojektowany w celu zapewnienia małej niepewności pomiaru pojemności przy dużej prędkości obrazowania. Wydajność systemu w kontekście obrazowania 3D została zweryfikowana eksperymentalnie. W szczególności pokazujemy, że możliwy jest pomiar zmian pojemności wywoływanych niewielką zmianą rozkładu przenikalności elektrycznej dla najbardziej odległych elektrod odpowiednio zaprojektowanego czujnika 3D przy pomocy naszego systemu. Pomiary międzypłaszczyznowe wraz z pomiarami par elektrod najbardziej odległych są niezbędne do dokładnej rekonstrukcji rozkładów 3D. Ze względu na wrażliwość pomiarów pojemności uzyskanych w opracowanym urządzeniu, pomiary dla wszystkich par elektrod mogą być wykorzystane w problemie odwrotnym – układ równań może zostać rozszerzony. Chociaż współczynnik uwarunkowania numerycznego macierzy takiego układu jest wysoki, możliwa jest rekonstrukcja obrazu z wykorzystaniem danych uzyskiwanych w naszym systemie. Pokazane są wyniki rekonstrukcji obrazu 3D dla prostych obiektów testowych.

Słowa kluczowe:

elektryczna tomografia pojemnościowa, rekonstrukcja obrazów, pomiar pojemności, problem odwrotny, stabilność numeryczna

Bibliografia

Banasiak R., Wajman R., Betiuk J., Soleimani M.: Feasibility study of dielectric permittivity inspection using a 3D capacitance CT method. NDT & E International 42, 2009, 316–322.

Brzeski P., Mirkowski J., Olszewski T., Plaskowski A., Smolik W. T., Szabatin R.: Multichannel capacitance tomograph for dynamic process imaging. Optoelectronics Review 11(3), 2003, 175–180.

Cui Z., Wang H., Chen Z., Xu Y., Yang W.: A high-performance digital system for electrical capacitance tomography. Measurement Science and Technology 22, 2011, 055503.

Dyakowski T., Jeanmeure L. F., Jaworski A. J.: Applications of electrical tomography for gas-solids and liquid-solids flows – a review. Powder Technology 112, 2000, 174–192.

Fan Z., Gao R. X.: A new sensing method for Electrical Capacitance Tomography. IEEE Instrumentation & Measurement Technology Conference Proceedings, 2010, 48–53.

Hansen P. C.: Regularization Tools version 4.0 for Matlab 7.3. Numerical Algorithms 46, 2007, 189–194.

Hu X., Katsouros M., Yang W., Huang S.: Further analysis of charge/discharge capacitance measurement circuit used with tomography sensors. Sensors and Transducers 80(6), 2007, 1246–1256.

Huang S. M., Plaskowski A. B., Xie C. G., Beck M. S.: Capacitance-based tomographic flow imaging system. Electronics Letters 24(7), 1988, 418–419.

Khan S., Manwaring P., Borsic A., Halter R. J.: FPGA-Based Voltage and Current Dual Drive System for High Frame Rate Electrical Impedance Tomography. IEEE Transactions on Medical Imaging 34, 2015, 888–901.

Kryszyn J., Smolik W. T., Radzik B., Olszewski T., Szabatin R.: Switchless charge-discharge circuit for electrical capacitance tomography. Measurement Science and Technology 25, 2014, 115009.

Kryszyn J., Smolik W. T., Szabatin R.: 3D image reconstruction in electrical capacitance tomography. 7th World Congress in Industrial Process Tomography, 2013, 411–419.

Kryszyn J., Wanta D., Smolik W. T.: Gain Adjustment for Signal-to-Noise Ratio Improvement in Electrical Capacitance Tomography System EVT4. IEEE Sensors Journal 17(24), 2017, 8107–8116.

Kryszyn J., Wróblewski P., Stosio M., Wanta D., Olszewski T., Smolik W. T.: Architecture of EVT4 data acquisition system for electrical capacitance tomography. Measurement 101, 2017, 28–39.

Li Y., Holland D. J.: Fast and robust 3D electrical capacitance tomography. Measurement Science and Technology 24, 2013, 105406.

Li Y., Holland D. J.: Optimizing the geometry of three-dimensional electrical capacitance tomography sensors. IEEE Sensors Journal 15(3), 2015, 1567–1574.

Liao A., Zhou Q., Zhang Y.: Application of 3D electrical capacitance tomography in probing anomalous blocks in water. Journal of Applied Geophysics 117, 2015, 91–103.

Lu D., Shao F., Guo Z.: A high voltage method for measuring low capacitance for tomography. Review of Scientific Instruments 80, 2009, 053704.

Mao M., Ye J., Wang H., Zhang J., Yang W.: Evaluation of excitation strategy with multi-plane electrical capacitance tomography sensor. Measurement Science and Technology 27, 2016, 114008.

Marashdeh Q. M., Teixeira F. L., Fan L.-S.: Adaptive Electrical Capacitance Volume Tomography. IEEE Sensors Journal 14, 2014, 1253–1259.

Nurge M. A.: Electrical capacitance volume tomography with high contrast dielectrics using a cuboid sensor geometry. Measurement Science and Technology 18, 2007, 1511–1520.

Olszewski T., Brzeski P., Mirkowski J., Plaskowski A., Smolik W. T., Szabatin R.: Capacitance tomograph – Design and preliminary results. Proc. 2rd International Symposium on Process Tomography in Poland, 2002, 159–168.

Rymarczyk T.: New methods to determine moisture areas by electrical impedance tomography. International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics 52(1-2), 2016, 79–87

Rymarczyk T., Kłosowski G., Kozłowski E.: A Non-Destructive System Based on Electrical Tomography and Machine Learning to Analyze the Moisture of Buildings. Sensors 18(7), 2018, 2285

Smolik W. T., Kryszyn J., Radzik B., Stosio M., Wróblewski P., Wanta D., Dańko Ł., Olszewski T., Szabatin R.: Single-shot high-voltage circuit for electrical capacitance tomography. Measurement Science and Technology 28, 2017, 025902.

Soleimani M., Wang H., Li Y., Yang W.: A comparative study of three dimensional electrical capacitance tomography. International Journal for Information & Systems Sciences 3(2), 2007, 292–306.

Wajman R., Fiderek P., Fidos H., Jaworski T., Nowakowski J., Sankowski D., Banasiak R.: Metrological evaluation of a 3D electrical capacitance tomography measurement system for two-phase flow fraction determination. Measurement Science and Technology 24, 2013, 065302.

Wang A., Marashdeh Q. M., Teixeira F. L., Fan L.-S.: Electrical Capacitance Volume Tomography: a Comparison Between 12- and 24-Channels Sensor Systems. Progress in Electromagnetics Research M 41, 2015, 73–84.

Wang B., Ji H., Huang Z., Li H.: A high-speed data acquisition system for ECT based on the differential sampling method. IEEE Sensors Journal 5, 2005, 308–311.

Wang F., Marashdeh Q., Fan L.-S., Warsito W.: Electrical Capacitance Volume Tomography: Design and Applications. Sensors 10, 2010, 1890–1917.

Wang Mi, Ma Yixin, Holliday N., Dai Yunfeng, Williams R. A., Lucas G.: A high-performance EIT system. IEEE Sensors Journal 5(2), 2005, 289–299.

Warsito W., Fan L.-S.: Development of 3-Dimensional Electrical Capacitance Tomography Based on Neural Network Multi-criterion Optimization Image Reconstruction. 3rd World Congress on Industrial Process Tomography, 2003.

Warsito W., Fan L.-S.: Dynamics of spiral bubble plume motion in the entrance region of bubble columns and three-phase fluidized beds using 3D ECT. Chemical Engineering Science 60, 2005, 6073–6084.

Xu L., Zhou H., Cao Z.: A recursive least squares-based demodulator for electrical tomography. Review of Scientific Instruments 84, 2013, 044704.

Yang W.: Design of electrical capacitance tomography sensors. Measurement Science and Technology 21, 2010, 042001.

Yang W. Q.: Hardware design of electrical capacitance tomography systems. Measurement Science and Technology 7, 1996, 225–232.

Yang W. Q., Peng L.: Image reconstruction algorithms for electrical capacitance tomography. Measurement Science and Technology 14, 2003, R1–R13.

Ye J., Mao M., Wang H., Yang W.: An evaluation of the rotation of electrodes in multi-plane electrical capacitance tomography sensors. Measurement Science and Technology 26, 2015, 125404.

York T. A., Phua T. N., Reichelt L., Pawlowski A., Kneer R.: A miniature electrical capacitance tomograph. Measurement Science and Technology 17, 2006, 2119–2129.

Zeeshan Z., Teixeira F., Marashdeh Q.: Sensitivity map computation in adaptive electrical capacitance volume tomography with multielectrode excitations. Electronics Letters 51, 2015, 334–336.

Zhao J., Zou X., Fu W.: Sensitivity Map Analysis of Adaptive Electrical Capacitance Volume Tomography Using Nonuniform Voltage Excitation Envelopes. IEEE Sensors Journal 17, 2017, 105–112.

ECTsim3D web page, http://ectsim.ire.pw.edu.pl

OCENA SYSTEMU ELEKTRYCZNEJ TOMOGRAFII POJEMNOŚCIOWEJ DO POMIARÓW Z WYKORZYSTANIEM SONDY 3D. (2019). Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska, 9(4), 52-59. https://doi.org/10.35784/iapgos.205

Biogramy autorów

Jacek Kryszyn - Politechnika Warszawska

Jacek Kryszyn was born in Warsaw, Poland, in 1986. He received his M.Sc. degree in electronics and computer engineering and the PhD degree from Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland in 2012 and 2018, respectively. He is an assistant professor at the Institute of Radioelectronics and Multimedia Technology, Electronics and Information Technology Faculty, Warsaw University of Technology since 2019. His field of interest covers Electrical Capacitance Tomography, especially small capacitance measurement methods

Damian Wanta - Politechnika Warszawska

Damian Wanta was born in Starogard Gdański, Poland, in 1991. He received the M. Sc. degree in biomedical engineering from Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland in 2016. He is PhD student in the Nuclear and Medical Electronics Division, Institute of Radioelectronics and Multimedia Technology, Electronics and Information Technology Faculty, Warsaw University of Technology. His current research interests include Imaging of Magnetic Nanoparticles, Electrical Capacitance Tomography and Partial Reconfiguration.

Waldemar T. Smolik - Politechnika Warszawska

Waldemar T. Smolik was born in Otwock, Poland, in 1966. He received the M.Sc., the Ph.D. and D.Sc. degrees in electronics engineering from Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland in 1991, 1997 and 2014, respectively.

Since 2016, he is a Professor at the Institute of Radioelectronics and Multimedia Technology, Electronics and Information Technology Faculty, Warsaw University of Technology. His main research interests are computer engineering, computed tomography and medical imaging. He has published over 70 scientific papers.

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

Numer Tom 9 Nr 4 (2019)

Archiwum

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Authors

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Bibliografia

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Licencja

Jacek Kryszyn - Politechnika Warszawska

Damian Wanta - Politechnika Warszawska

Waldemar T. Smolik - Politechnika Warszawska