电磁层析成像(Electromagnetic Tomography,EMT)技术是一种新型的过程层析成像技术,它应用电磁感应的原理,具有非接触性和非介入性等特点,应用前景非常广泛。电磁层析成像的原理是通过在被测物场空间中的多个角度进行激励,产生多个不同角度的磁场,在物场空间中的导电导磁物质则能产生感应磁场,改变原有的激励磁场,通过不同角度的检测线圈,测得每一个角度的检测电压,最后,根据测得的数据,利用特定的图像重建算法,重建出被测物场空间的导电导磁物质分布情况。本论文通过研究并分析已有的电磁层析成像系统,分析了提高成像质量的每一个关键步骤,提出了基于锁相放大技术的三维电磁层析成像系统的研制。通过采用锁相放大器,对所需要采集的信号进行锁相放大,滤除了其他频率的噪声信号,提高了信噪比。引入网络控制模块继电器,进行通道切换的设计,大大减少了通道切换时的导通电阻,提高了激励线圈的电压,增强了激励磁场,从而提高了检测信号的幅值。最后,利用研制完成的三维电磁层析成像系统,进行了数据采集实验,并根据采集得到的数据进行三维图像重建工作。另外,基于本系统的实验装置,通过改变不同的设置参数,对检测信号的采集质量进行评价和分析。本文的具体内容如下:(1)设计并研制了三维电磁层析成像系统。设计了三维的传感器阵列,通过三维仿真比较了三种不同的传感器阵列设计方案,最后确定了其中一种设计方案,包括物场空间的尺寸,激励线圈和检测线圈的尺寸,以及电学参数。分析和比较几种不同公司不同种类的锁相放大器,根据本系统需要采集的频率和放大要求,确定使用一款锁相放大器,并进行电路的连接设计和远程控制编程。通过引入网络控制继电器模块,代替原有的通道切换模拟电路,并进行电路设计与连接以及远程控制编程。最后,搭建三维电磁层析成像系统,并对系统中的所有被控模块进行了联合编程,实现系统的自动化运行,进行了数据采集实验。(2)基于本系统采集的数据进行三维图像重建。利用本系统采集得到的24组数据进行了三维图像重建。首先利用Ansys进行三维物场空间的有限元剖分,然后利用有限元仿真软件和VB脚本语言进行联合编程,计算得到灵敏度矩阵,最后设计三维图像重建算法,进行图像重建。重建的三维图像能够大致绘制出被测铜棒的位置和形状。(3)基于本系统对检测信号的质量进行分析与参数优化。通过改变锁相放大器的输出电压和3dB带宽这2个不同的参数,分析不同参数下对检测信号质量的影响。通过分析和比较,确定选择更加适合本系统的各个参数设置。图34幅,表5个,参考文献62篇。