Improvement of electrical capacitance tomography hardware

Abstract

Electrical Capacitance Tomography (ECT) is used to obtain the permittivity distribution of material, measuring capacitances between electrodes, placed around material. ECT is fast, non-invasive and low cost imaging system. A particular difficulty with capacitance measurement of ECT hardware is to measure small capacitance changes between electrodes of sensors having large stray and standing capacitances. The paper consists of two main parts: Improvement of AC - based ECT new a compact ECT hardware. Improved AC-based ECT hardware is more stable, flexible, effective and suitable for electrical conductance tomography; new concepts for hardware design and measurement algorithm are presented and proved by simulation. A new generation, completely different from classical ECT hardware is presented as a Compact ECT. The main advantages of compact ECT hardware are compact size, low power consumption and low price; these advantages achieved using new method of stray capacitance compensation.

Elektryczna tomografia pojemnościowa (ECT) jest stosowana w celu pozyskania rozkładu przenikalności elektrycznej badanego materiału umieszczonego pomiędzy elektrodami. Technika ECT jest szybkim, nieinwazyjnym i tanim system diagnostycznym. Prawdziwym wyzwaniem dla konstruktorów systemów ECT jest opracowanie sprzętu elektronicznego do pomiaru bardzo małych zmian pojemności między elektrodami czujnika dodatkowo obarczonych dużymi wartościami pojemności rozproszonych i pasożytniczych. Bieżąca praca rozwiązuje dwa problemy: poprawa obwodów pomiarowych AC systemu ECT o nowy kompaktowy sprzęt przez co pomiar jest bardziej stabilny i dokładny. Nowa koncepcja w zakresie projektowania sprzętu oraz algorytm pomiaru została potwierdzona poprzez symulację. Dodatkowo autorzy przedstawiają nowe rozwiązanie w wersji mobilnej - kompaktowej. Główne zalety kompaktowych tomografów ECT są ich niewielkie rozmiary, niski pobór mocy oraz niska cena.