丝网除沫器安装
文章编号：2095－6835（2016）23－0085－02
基于COMSOL Mutiphysics 电阻抗传感器的建模及仿真 罗霄华
（太原理工大学 信息工程学院 ，山西 太原 030024）
摘 要：采用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics 对电阻式传感器进行建模与仿真，模型模拟放置在内含空气填充腔的导体立方体的单个电极中。在后期处理中，通过阻抗来反推空腔位置。 关键词：传感器；COMSOL Multiphysics ；空气填充腔；阻抗 中图分类号：TP212.9 文献标识码：A DOI ：10.15913/jki.kjycx.2016.23.085 1 模型简介
电阻抗测量长被应用于成像和探测，应用范围包括无损伤测试、地球物理成像和医学成像等，比如新生儿重症监护时监视婴儿的肺功能。频率范围从小于1 Hz 到约1 GHz ，与应用领域相关。本模型模拟放置在内含空气填充腔的导体立方体的单个电极，模型如图1所示。立方体的下部与侧面接地。在后期处理中，
我们可以绘制空腔横向位置对测量阻抗的曲线。电阻抗测量具有速度快、准确的优点。在实际中，我们通过阻抗来反推空腔位置。
图 1 电阻抗模型图
在本文中，我们使用物理场是AC/DC 模块的电流模式。当 感应作用可以忽略时，该模式对模拟交流问题十分有用，可求解域的底部和垂直边为接地边界条件。除电极外均为绝缘，电极上施加1 A 的均匀分布电流源。 2 建模过程 2.1 模型向导
对于图1所示的模型，通过分析根据有限元理论可以采用二维绘图。该模型应用物理场，选用低频电磁场下的电流模式，研究类型设为频域。
打开“模型向导”窗口，模型空间维度为二维，单击“Next ”，在添加物理树中选择“低频电磁场→电流（ec ）“，单击“Next ”，选择研究类型为“频域”，单击“Finish ”。具体参数设置如表1所示。
表1 参数设置
名称 表达式 描述 sig_bulk 1［mS/m ］ bulk conductivity （介质电导率）
eps_r_bulk 5
Relativity permittivity in bulk （介质的相对
介电常数）
y0 －0.1［m ］ y_position of cavity center （空腔的中心） r0 0.09［m ］ Cavity radius （空腔半径）
2.2 全局定义
在这个步骤中，主要是完成模型的参数设置，模型参数如表1所示。具体做法是在模型构建器窗口中，右键单击“全局定义”和“选择参数”。 2.3 几何1
第一步，绘制矩形1，即在模型构建器窗口中，在模型1右键单击“几何1”和“选择长方形”；在矩形设置窗口中，输入长1、宽0.5.定位部分：在x 输入－0.5，在y 输入－0.5，点击“创建选定”即可完成矩形1的创建。
第二步，创建点1，即在模型构建器窗口中，右键单击“几何1”和“选择点”，点的设置窗口中到“关键部分”，输入点坐标，在x 输入－0.01，点击“创建选定”。
第三步，创建点2
，即右键单击“几何1”和“选择点”，在点的设置窗口中到“关键部分”，输入点坐标，x 输入0.01，点击“创建选定”完成矩形2的创建。 2.4 电流节点
在这一步骤中主要完成有关电流参数以及边界条件的设定。具体流程为：双击“电流”→方程形式频域→1 MHz 。
频域设定：电流守恒1→电导率→用户定义→相对介电常数→用户定义。
电导率设定：右击“电流”→终端→选中两电极之间的部分→输入电流为1 A 。 2.5 网格
对于网格剖分，此模型是二维图形，采取自由剖分三角形网格即可，但为了保证精度，可以将网格细
化。具体流程为：右击“网格”→网格自由剖分三角形网格→双击“尺寸”→约束单元尺寸（保证足够的单元数）→创建选定。 2.6 求解
求解的具体流程为：右击“求解1”→显示缺省求解器→稳态求解→参数化1→输入参数名称x0，范围range （－0.5，0.01，0.5）→计算。具体如图2所示。
分析：直接计算得到的是模型表面的电势分布图，我们可以看到在电极附近电势最高符合理论。
图2 计算结果
3 仿真
仿真的具体流程为：双击“电势下的面1”→将表达式改为电流密度模→选择参数如x0=0（可以选择任意值）→绘图。从仿真图3可看到在空腔与电极的狭缝区电流密度模最大，符合理论。
为了使仿真图对比更加明显，可以通过修改表达式和调节颜范围，将电流密度模取20×log10（ec.normJ ），调节颜在－40～40. 由于进行了颜调节设置，整体颜相比之前区别度更大，有利于观察。绘制阻抗曲线图时，需要进行一维绘图组，具体做法为：右击“结果”→ 一维绘图组→全局→电流→阻抗→绘图，完成阻抗图；右击“导出”→动画→导出阻抗图，完成阻抗绘制动态图。
（下转第87页）
. All Rights Reserved.
放视频的功能，所以只需通过VideoFile中的FilterGraph利用内存流技术与Play方法就可以显示在软件中实时成像。
缺点：视频格式一般只有几种，包括MJPG 640X480，24 bits；MJPG 640X480，24 bits；VideoInfo2 MJPG 320X240，24 bits；MJPG 800X600，24 bits；MJPG 160X120，24 bits；MJPG 1280X720，24 bits；MJPG 1600X1200，24 bits等，分辨率不是很高，无法达到高清图片的标准。另外，深的样品拍摄的图片会存在差，有时候产生差极大，实物与图片之间的颜完全不一样。而质检样品图片不允许有差。 2.2 单反相机采集程序
通过单反相机来采集程序。本软件以某品牌单反相机为例，软件兼容该品牌单反相机各型号。
该品牌单反相机提供让开发者调用的SDK接口，本软件调用其相关接口方法函数进行开发，开发时参照如下11个步骤：①初始化和终止SDK；②打开和关闭摄像头会话；③获取连接的像机列表；④set和get相机设置；⑤获取可用的设置列表；
⑥正常拍照和使用闪光灯模式；⑦处理相机事件；⑧将拍摄的照片下载到电脑上；⑨启动和实时查看；⑩记录实时查看；○11锁定/解锁相机的用户界面。
优点：①单镜头反光相机可以随意换用与其配套的各种广角、中焦距、远摄或变焦距镜头，也能根据需要在镜头安装近摄镜、加接延伸接环或伸缩皮腔，拍摄图片质量相当好。②对环境的自适应较强，图片存在差相对小。如果存在差可以在“白平衡”这个功能调整。③单反相机拍的照片最大分辨率
为5 184×3 456，因此可拍摄出清晰度极高的图片。
缺点：预览功能实现比较复杂。
本软件同时兼容上述两种设备，操作员可根据实验样品要求选择合适的设备来获取图片。
3 数据库设计
滤油机滤布
图片数据库表信息如表1所示。
表1 图片数据库表信息
序号列名类型（长度）允许空说明
1 ID Numeric（18，0）否 —
2 ReportID Nvarchar（20）否报告编号
3 FileName Nvarchar（20）否
图片名称格式
YYMMDDHHMMSS01
4 FileType Nvarchar（50）否图片所属类型
参考文献
［1］董燕，刘玉英.国家实验室认可后实验室检测样品管理和信息系统应用效果分析［J］.实用医技杂志，2008（06）. ［2］王爱萍.国家认可实验室信息化管理系统应用体会［J］.中国公共卫生管理，2011（06）.
［3］李华.建立优良的实验室自动化解决方案［J］.现代科学仪器，2002（2）.
［4］李世军.基于DSP的数字图像采集、压缩系统的设计与实现［J］.电子技术应用，2009（
7）.
〔编辑：王霞〕
（上接第84页）
图像变换域去噪方法是对图像进行某种变换，将图像从空 间域转换到变换域，再对变换域中的变换系数进行处理，再进
行反变换将图像从变换域转换到空间域来达到去除图像噪声的
目的。将图像从空间转换到变换域的变换方法很多，比如傅里
叶变换、小波变换及Ridgelet变换。每种变换的变换域得到的
系数都有不同的特点，合理地处理变换系数，再通过反变换将
图像还原到空间域可以有效地达到去除噪声的目的。
参考文献
［1］何耀东，江早，赵宏.图纸图像噪声滤除的轮廓编码方法［J］.
计算机辅助设计与图形学学报，1999（06）.
［2］黄汉卿，宁永海，杜鹏.基于数字浮标的噪声滤除算法的研
究［J］.通信技术，2008（02）.
［3］曲中水，王建卫，张维波，等.基于点处理的图像脉冲噪声
滤除方法研究［J］.软件导刊，2013（08）.
————————
作者简介：马云（1991—），女，回族，河南郑州人，西安邮电
大学电子工程学院，工程硕士，研究方向为光电传感、测量与
显示技术。
〔编辑：刘晓芳〕（上接第85页）
图3 电流密度模
右击“结果”→一维绘图组→全局→电流→阻抗→修改表
内存缓冲区
达式为180×arg（ec.Z11）/pi→绘图；右击“导出”→动画→
阻抗相位。具体如图4所示。静脉曲张裤子
4 结论
全局仿真图反应了阻抗大小、相位的特性、空腔的阻抗对
称。当空腔经过电极正下方时，阻抗值出现一个尖峰，大小为
2 800左右，相位为－22.5. 在此情况下，通过阻抗可以推测空
腔的位置，也可以根据位置推测阻抗值。动画效果式的绘图形
女儿墙泛水
象增强了人们的感性认识。
图4 阻抗相位动态演示
参考文献北京百泰克
［1］郝丽玲.经络研究中的磁探测电阻抗成像［D］.天津：天津
大学，2010.
〔编辑：张思楠〕
. All Rights Reserved.
