Desenvolvimento e implementação de software para reconstrução de imagem aplicado à tomografia capacitiva elétrica

Abstract

A tomografia aplicada a processos industriais teve seu desenvolvimento inicial a partir dos anos 1980. Há diversos tipos de sistemas de tomografia dentre os quais pode-se citar a tomografia elétrica, ultrassônica, radioativa, micro-ondas e ótica. Uma abordagem particularmente bem-sucedida em aplicações industriais envolvendo a tomografia elétrica é a determinação da distribuição de materiais em uma região de interesse a partir das suas propriedades elétricas. A técnica de Tomografia Capacitiva é baseada na medição dos valores da capacitância mútua obtidos a partir de um sensor multieletrodos que circunda a região de interesse. Os sistemas de medição baseados em ECT apresentam baixo custo de implementação, boa imunidade a ruídos e interferências elétricas e apresentam os resultados de medição de forma relativamente rápida, tornando-os uma boa opção para aplicações em tempo real, como por exemplo, o monitoramento de escoamentos multifásicos. O presente trabalho de conclusão de curso consiste em implementar e validar um software com sistema em tempo real para aquisição, condicionamento de dados e resolução do problema inverso relacionado à Tomografia Capacitiva Elétrica, reconstruindo as imagens das medições com implementação dos algoritmos de Retroprojeção Linear e Landweber. Escolheu-se o LabVIEW da National Instruments como plataforma para o desenvolvimento da aplicação de instrumentação virtual. 07 módulos foram elucidados, programados, testados separadamente e por fim, 06 desses corroboraram para a construção da interface. Os resultados das simulações das distribuições de permissividade mostram que a programação é sensível, adaptável e funcional para diversas entradas de valores de capacitância.

Tomography applied to industrial processes had its initial development since the 1980s. There are several types of tomography systems, among which one can mention electric, ultrasonic, radioactive, microwave and optical tomography. A particularly well- applied approach in industrial applications involving electrical tomography is to deter- mine the distribution of materials in a region of interest from their electrical properties. The Capacitive Tomography technique is based on the use of mutual capacitance val- ues obtained from a multi-electrode sensor that surrounds the region of interest. Sys- tems created at ECT have low implementation cost, good noise and electrical interfer- ence immunity, and deliver results quickly, making them a good choice for real-time applications such as multiphase flow monitoring. The present project is to implement and validate real-time system software for acquisition, data conditioning and inverse problem resolution related to Electrical Capacitive Tomography, reconstructing as measurement images with implementation of Linear and Landweber back-projection algorithms. We chose National Instruments LabVIEW either as a platform for develop- ing virtual applications. 07 modules were elucidated, programmed, tested and final- ized, 06 corroborated for the construction of the interface. The results of the permittivity distributions simulations show that the programming is sensitive, adaptable and func- tional for several capacitance value inputs.