A hybrid device for the acquisition of electrical tomography measurement data

• Autorzy: Rymarczyk Tomasz , Oleszek Michał , Cieplak Tomasz , Niderla Konrad , Adamkiewicz Przemysław

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2020.04.21

Warianty tytułu

PL

Hybrydowe urządzenie do akwizycji danych pomiarowych z tomografii elektrycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The hybrid device for measuring data acquisition from electric tomography is used to monitor the level of moisture in the walls, however, due to the universality of the measurement method, it can also be used for objects with different electrical properties. As the name suggests, the hybrid tomograph is designed to combine two measurement methods (EIT impedance measurement methods and ECT capacitance measurement methods). The device has been equipped with current and voltage phase shift measurement systems at individual measuring points. The main problem in the design of measuring devices based on EIT technology is to ensure the correctness of current regulation in a wide range of impedances of the measured objects while maintaining minimum values of forced voltage and ensuring an optimal signal-to-noise ratio. Unlike its predecessors, the hybrid version 2.0 was based on the complex FPGA Altera Cyclone IV and Cyclone V, which in turn allowed us to use parallel function blocks independent of each channel. The measuring roles have been divided into eight systems.

PL

Hybrydowe urządzenie do akwizycji danych pomiarowych z tomografii elektrycznej służy do monitorowania poziomu wilgoci w ścianach, jednak ze względu na uniwersalność metody pomiarowej może być również stosowane w przypadku obiektów o różnych właściwościach elektrycznych. Jak sama nazwa wskazuje, tomograf hybrydowy ma za zadanie połączenie dwóch metod pomiarowych (metody pomiaru impedancji EIT i metody pomiaru pojemności ECT). Urządzenie zostało wyposażone w układy pomiaru przesunięcia fazowego prądu i napięcia w poszczególnych punktach pomiarowych. Podstawowym problemem przy projektowaniu urządzeń pomiarowych opartych na technologii EIT jest zapewnienie poprawności regulacji prądu w szerokim zakresie impedancji mierzonych obiektów przy zachowaniu minimalnych wartości napięcia wymuszonego i zapewnieniu optymalnej wartości sygnału do szumu stosunek. Hybrydowa wersja 2.0 w przeciwieństwie do swoich poprzedników została oparta na układzie FPGA Altera Cyclone IV i Cyclone V, co z kolei pozwoliło nam na użycie równoległych bloków funkcyjnych niezależnie od każdego kanału. Role pomiarowe zostały podzielone na osiem układów.

Słowa kluczowe

EN

electrical impedance tomography; electrical capacitance tomography; sensor

PL

elektryczna tomografia impedancyjna; elektryczna tomografia pojemnościowa; sensor

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 96, nr 4
• Strony: 102--105
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys.

Twórcy

autor

Rymarczyk Tomasz

• Research & Development Centre Netrix S.A.
• University of Economics and Innovation, Projektowa 4, Lublin, Poland

autor

Oleszek Michał

• Research & Development Centre Netrix S.A

autor

Cieplak Tomasz

• University of Technology, Nadbystrzycka 38A, Lublin, Poland

autor

Niderla Konrad

• Research & Development Centre Netrix S.A.
• University of Economics and Innovation, Projektowa 4, Lublin, Poland

autor

Adamkiewicz Przemysław

• Research & Development Centre Netrix S.A.
• University of Economics and Innovation, Projektowa 4, Lublin, Poland

Bibliografia

• [1] Oleszek M., Rymarczyk T., Adamkiewicz P., Next generation of hybrid tomograph for acquisition of measurement data, 2019 Applications of Electromagnetics in Modern Engineering and Medicine, PTZE 2019, 2019, 125-129
• [2] Beck M. S., Byars M., Dyakowski T., Waterfall R., He R., Wang S. J., Yang W. Q., Principles and Industrial Applications of Electrical Capacitance Tomography, Measurement and Control, September, 30 (1997), No. 7.
• [3] Borcea L, Electrical impedance tomography, Inverse Problems, 18 (2002), 99-136.
• [4] Grudzien K., Romanowski A., Chaniecki Z., Niedostatkiewicz M., Sankowski D., Description of the silo flow and bulk solid pulsation detection using ECT, Flow Measurement and Instrumentation, 21 (2010), No. 3, 198-206.
• [5] Holder D., Introduction to biomedical electrical impedance tomography Electrical Impedance Tomography Methods, History and Applications, Bristol, Institute of Physics, 2005.
• [6] Kryszyn J., Radzik B., Olszewski T., Szabatin R., Smolik W. ,Single-shot high-voltage circuit for electrical capacitance tomography, Measurement Science and Technology, 28 (2017), No. 2, 025902.
• [7] Kryszyn J., Wanta D. M., Smolik W. T., Gain Adjustment for Signal-to-Noise Ratio Improvement in Electrical Capacitance Tomography System EVT4, IEEE Sens. J., 17 (2017), No. 24, 8107-8116.
• [8] Majchrowicz M., Kapusta P., Jackowska-Strumiłło L., Sankowski D., Acceleration of image reconstruction process in the electrical capacitance tomography 3d in heterogeneous, multi-gpu system, Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska (IAPGOŚ) , 7 (2017), No. 1, 37-41.
• [9] Nowakowski J., Ostalczyk P., Sankowski D., Application of fractional calculus for modelling of two-phase gas/liquid flow system, Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska (IAPGOŚ) , 7 (2017), No. 1, 42-45.
• [10] Romanowski A., Big Data-Driven Contextual Processing Methods for Electrical Capacitance Tomography, in IEEE Transactions on Industrial Informatics, 15 (2019), No. 3, 1609- 1618.
• [11] Rymarczyk T, Kłosowski G. Innovative methods of neural reconstruction for tomographic images in maintenance of tank industrial reactors. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability, 21 (2019); No. 2, 261-267
• [12] Rymarczyk, T.; Kozłowski, E.; Kłosowski, G.; Niderla, K. Logistic Regression for Machine Learning in Process Tomography, Sensors, 19 (2019), 3400.
• [13] Kłosowski G., Rymarczyk T., Gola A., Increasing the reliability of flood embankments with neural imaging method. Applied Sciences, 8 (2018), No. 9, 1457.
• [14] Rymarczyk T., Adamkiewicz P., Polakowski K., Sikora J., Effective ultrasound and radio tomography imaging algorithm for two-dimensional problems, Przegląd Elektrotechniczny, 94 (2018), No 6, 62-69
• [15] Rymarczyk T., Szumowski K., Adamkiewicz P., Tchórzewski P., Sikora J., Moisture Wall Inspection Using Electrical Tomography Measurements, Przegląd Elektrotechniczny, 94 (2018), No 94, 97-100
• [16] Duda K., Adamkiewicz P., Rymarczyk T., Niderla K., Nondestructive Method to Examine Brick Wall Dampness, International Interdisciplinary PhD Workshop Location: Brno, Czech Republic Date: SEP 12-15, 2016, 68-71
• [17] Soleimani M., Mitchell CN, Banasiak R., Wajman R., Adler A., Four-dimensional electrical capacitance tomography imaging using experimental data, Progress In Electromagnetics Research, 90 (2009), 171-186.
• [18] Smolik W., Kryszyn J., Olszewski T., Szabatin R., Methods of small capacitance measurement in electrical capacitance tomography, Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska (IAPGOŚ) , 7 (2017), No. 1, 105-110.
• [19] M. Wang, Industrial Tomography: Systems and Applications, Elsevier, 2015.
• [20] Dušek J., Hladký D., Mikulka J., Electrical Impedance Tomography Methods and Algorithms Processed with a GPU, In PIERS Proceedings, 2017, 1710-1714.
• [21] Goetzke-Pala A., Hoła A., Sadowski Ł., A non-destructive method of the evaluation of the moisture in saline brick walls using artificial neural networks. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 18 (2018), No 4, 1729-1742.
• [22] Krawczyk A., Korzeniewska E., Łada-Tondyra, E. Magnetophosphenes - History and contemporary implications, Przeglad Elektrotechniczny, 94 (2018), No 1, 61-64.
• [23] Korzeniewska E., Walczak M., Rymaszewski J., Elements of Elastic Electronics Created on Textile Substrate, Proceedings of the 24th International Conference Mixed Design of Integrated Circuits and Systems - MIXDES 2017, 2017, 447- 45.
• [24] Lee Y., Nguyen V., Wang D., On Variable and Grouped Selections of the Elastic Net, Report CS532, 2016, 1-24.
• [25] Lopato P., Herbko M., A Circular Microstrip Antenna Sensor for Direction Sensitive Strain Evaluation, Sensors, 18 (2018), No. 1, 310.
• [26] Szczęsny A., Korzeniewska E., Selection of the method for the earthing resistance measurement, Przegląd Elektrotechniczny, 94 (2018), No. 12, 178-181.
• [27] Valis D., Mazurkiewicz D., Application of selected Levy processes for degradation modelling of long range mine belt using real-time data, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 18 (2018), No. 4, 1430-1440.
• [28] Kozłowski E., Mazurkiewicz D., Żabiński T., Prucnal S., Sęp J., Assessment model of cutting tool condition for real-time supervision system, Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability, 21 (2019); No 4, 679-685
• [29] Vališ D, Hasilová K., Forbelská M, Vintr Z, Reliability modelling and analysis of water distribution network based on backpropagation recursive processes with real field data, Measurement 149 (2020), 107026
• [30] Kowalska A., Banasiak R., Romanowski A., Sankowski D., Article 3D-Printed Multilayer Sensor Structure for Electrical Capacitance Tomography, 19 (2019), Sensors, 3416
• [31] Goclawski J., Korzeniewska E., Sekulska-Nalewajko J. et al., Extraction of the Polyurethane Layer in Textile Composites for Textronics Applications Using Optical Coherence Tomography, POLYMERS, 10 (2018), No. 5, 469
• [32] Galazka-Czarnecka, I.; Korzeniewska E., Czarnecki A. et al., Evaluation of Quality of Eggs from Hens Kept in Caged and Free-Range Systems Using Traditional Methods and Ultra- Weak Luminescence, Applied sciences-basel, 9 (2019), No. 12, 24-30.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).