宋亚杰， 张立峰， 朱炎峰

(华北电力大学 控制与计算机工程学院，河北 保定 071003)

0 引言

电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography，ECT)技术是一种新型的多相流检测技术[1]。其原理是通过安装在管道外侧的电极阵列采集数据，对管道内部介电常数分布进行实时可视化测量。ECT系统由于其非侵入、响应速度快、结构简单、无辐射的特点，已在多相流领域逐渐得到应用[2，3]。

ECT图像重建算法是一个逆问题求解的过程，但是逆问题具有非线性和病态性[4]，而非线性和病态性都将直接影响图像精度。目前常用的ECT重建算法可分为非迭代算法和迭代算法，非迭代算法如线性反投影算法(Linear Back Projection,LBP)虽然成像速度快，但很难取得较高精度的重建图像；迭代算法成像精度明显优于非迭代算法，如Landweber算法、Tikhonov正则化算法等，但一般收敛速度较慢[5]。

代数重建技术(Algebraic Reconstruction Technique，ART)是投影重建的典型方式之一，文献[6]将ART算法应用在ECT图像重建上，取得了较好的成像效果，但ART算法计算量大，重建速度较慢。联合代数重建技术(Simultaneous Algebraic Reconstruction Technique，SART)是在ART算法基础上改进而来，可有效克服逆问题的病态性和不适定性，不仅加快了迭代速度，重建图像的质量也得到进一步提高，且具有一定的抗噪能力[7]。本文将SART算法应用于ECT图像重建，采用16电极ECT系统，针对4种常见流型，分别使用ART算法和SART算法进行仿真并重建图像，同时用成像效果、迭代次数、迭代时间和相对误差等评价指标进行对比分析。最后，使用天津大学研制的数字化TJUET测量系统，模拟油/气两相流进行了静态实验，基于两种算法得到重建图像，并对比了分析测试结果。……