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基于相敏解调的电容耦合电阻层析成像系统研究的任务书
任务书
一、任务背景
电容耦合电阻层析成像（ECCI）是一种非侵入式的成像技术，可以用于实时地获取材料内部结构信息，广泛应用于医学、工业以及材料科学领域。ECCI已经被证明适用于观察材料中的缺陷、孔隙、裂纹、变形等内部结构。ECCI除了可以成像材料体积的内部结构外，还可以在一定程度上实现非接触式检测和定量分析。因此，ECCI在无损检测、材料工程等领域有广阔的应用前景。
ECCI属于多物理场耦合问题，其实现一般需要采用相敏解调技术。当前，ECCI系统一般采用电压源进行信号驱动，此种方案的缺点是驱动信号流经了所有电阻面，这样导致在不同区域形成的电压信号耦合度较高，同时受到噪音和信号衰减的影响。因此，需要研究一种基于相敏解调的ECCI系统，以实现高灵敏度和高分辨率成像。
二、研究内容
1.设计基于相敏解调的ECCI系统，实现高灵敏度和高分辨率成像。
2.针对ECCI系统的特点，分析信号耦合度和信号衰减等问题，设计改进方案，提高系统的成像精度。
3.开展实验研究，验证基于相敏解调的ECCI系统的成像效果，考察系统的稳定性和可重复性。
4.分析相敏解调技术在ECCI系统中的适用性和优缺点，并提出改进建议。
三、研究目标
1.设计出符合要求的基于相敏解调的ECCI系统。
2.实现对不同材料的高分辨率、高灵敏度的电容耦合电阻层析成像。
3.针对ECCI系统的特点，优化改进系统，提高成像精度和信噪比。
4.探索相敏解调技术在ECCI系统中的适用性和优缺点，提出进一步的研究方向。
四、研究方法
1.设计基于相敏解调的ECCI系统，包括信号源、电极、相敏解调器等部分，研究不同矩阵排列方式的效果。
2.在不同材料样品上进行实验，分析成像结果，探究信号耦合度和信号衰减的影响，提出改进方案。
3.分析实验结果，探究相敏解调技术的适用性和优缺点。
4.进行数据处理和分析，制作成像图像。
五、预期成果
1.完成基于相敏解调的ECCI系统设计和搭建。
2.实现对不同材料的高分辨率、高灵敏度的电容耦合电阻层析成像。
3.发现信号耦合度和信号衰减等问题，并提出改进方案，优化系统。
4.得出相敏解调技术在ECCI系统中的适用性和优缺点，提出进一步的研究方向。
六、参考文献
[1]R.Xu,J.Zhang,W.Zhang,etal.,“Capacitive-contactsensingbasedhighresolutionimagingsensor,”J.Phys.Conf.Ser.,vol.773,p.012038,2016.
[2]H.Park,K.Yu,Y.Kim,etal.,“Capacitanceandresistancetomographyusingasinglemeasurementperprojection,”Meas.Sci.Technol.,vol.30,no.5,p.055402,2019.
[3]Z.Huang,Y.Gu,andY.-H.Zhang,“Animpedance-tomographysystemusingthesingle-frequencyapproachandcompensatingfordemodulationdrift,”Meas.Sci.Technol.,vol.27,no.1,p.015005,2015.
[4]H.Y.Wang,W.L.Zhang,J.Y.Dou,etal.,“Technologiesandapplicationsofelectricalcapacitancetomography:areview,”Trans.Inst.Meas.Control,vol.40,no.9,pp.2675–2701,2018.
[5]R.Xu,J.Zhang,W.Zhang,etal.,“High-resolutioncapacitancesensingofemergingmaterialswithenhancedcontrast,”J.Appl.Phys.,vol.119,no.9,p.095101,2016.