Metody wyznaczania map czułości dla systemu tomografii optycznej

Abstract

Image reconstruction is a first stage of deriving information about the industrial process state for majority of process tomography applications. Therefore, image preparation on the base of tomography modality-specific properties, is the most important step in phenomena investigation with use of tomography. For optical modality, visual properties of the medium present in an explored space is deployed. Measurement space are illuminated with a few beams of visible light rays, and after traveling through the examined region, the incident light is sensed with detectors. Based on differences in medium transparency level and some other phenomena like reflection, refraction, etc., the image corresponding to a given space. The process of image reconstruction utilizes the sensitivity matrix. The paper presents two methods of sensitivity matrix determination. The first one assumes the light rays to be segments. The other one makes an assumption of the fixed width of light beams. Both methods are using the concept of light tracking from source to detector. The comparison of both methods identifies advantages and disadvantages of the two solutions. The study was conducted with use of numerical simulation and multiphase (gas/liquid) flow experiments in vertical column.

W większości zastosowań technik tomograficznych pierwszym etapem pozyskiwania informacji na temat stanu procesu przemysłowego jest rekonstrukcja obrazu tomograficznego. Dlatego też uzyskiwanie obrazu na podstawie specyficznych dla danej techniki właściwości jest zwykle najistotniejszym krokiem w badaniu zjawisk przy pomocy tomografii. W tomografii optycznej wykorzystywane są właściwości optyczne medium obecnego w badanej przestrzeni. Przestrzeń pomiarowa jest prześwietlana kilkoma wiązkami promieni z widma widzialnego, a następnie światło po przebyciu badanej przestrzeni zostaje odebrane przez detektory. Na podstawie różnic przejrzystości substancji oraz innych zjawisk takich jak odbicie, załamanie, itp. budowany jest obraz odzwierciedlający dany obszar. Proces budowy obrazu jest oparty na wykorzystaniu macierzy czułości. W artykule opisano dwie metody wyznaczania macierzy czułości. Pierwsza zakłada, że promienie światła są odcinkami. Druga metoda zakłada, że promienie są wiązkami o określonej szerokości. Obie metody opierają się na śledzeniu promieni od źródła do czujnika. Porównanie obu metod uwidacznia zalety i wady obu rozwiązań. Badania dokonano na podstawie symulacji numerycznej i eksperymentów z przepływem dwufazowym gaz/ciecz w kolumnie pionowej.