电容成像技术及其应用

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页数:115
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出版时间:2008-8
价格:15.00元
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isbn号码:9787807344827
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图书标签:
  • 电容成像
  • 电容层析成像
  • 电气特性测量
  • 无损检测
  • 生物医学工程
  • 医学影像
  • 工业检测
  • 传感器技术
  • 成像技术
  • 材料分析
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具体描述

《电容成像技术及其应用》主要内容:过程层析成像技术,特别是电容层析成像技术及其在热物理领域里的应用。具体内容包括:图像重建算法、传感器的设计及测量中的特殊标定方法等。《电容成像技术及其应用》可作为高等院校热能工程、工程热物理等专业高年级本科生、研究生的教学参考书,也可供相关研究领域的科技人员参考使用。

电容成像技术及其应用 这是一本深入探讨电容成像技术原理、发展历程、关键技术、以及在各个领域广泛应用的研究专著。本书旨在为相关领域的研究人员、工程师、以及对电容成像技术感兴趣的学生提供一个全面而详实的参考。 第一部分:电容成像技术基础 本部分将从基础理论出发,系统阐述电容成像的核心概念。 电容感知的物理原理: 详细介绍电容式传感器的基本工作原理,包括电容的定义、影响电容的因素(介电常数、几何形状、距离等),以及电容变化如何反映被测对象的特性。会深入探讨不同类型的电容传感器结构,如平板电容、同轴电容、极板电容等,并分析它们各自的优缺点。 电容测量技术: 涵盖多种实现电容测量的常用方法,包括谐振法、电荷/放电法、交流桥法、电荷放大器法等。对各种测量技术的精度、灵敏度、响应速度、抗干扰能力等进行比较分析。 电容成像的基本原理: 解释如何利用电容测量原理构建电容成像系统。这包括电容矩阵的构建,电场分布的计算,以及如何通过测量不同电极之间的电容值来推断被测对象的介电特性或空间分布。 电场反演与图像重建: 深入研究电容成像中的关键技术——电场反演。介绍正问题(已知目标分布,计算电容)和逆问题(已知电容测量值,反演目标分布)的数学模型。详细讲解各种图像重建算法,如迭代重建算法(如共轭梯度法、牛顿法)、正则化方法(如Tikhonov正则化、Total Variation正则化)、以及基于机器学习的重建方法。分析这些算法的收敛性、准确性和计算效率。 影响成像质量的因素: 探讨影响电容成像质量的关键因素,包括传感器设计、电极布局、测量精度、噪声源(如热噪声、电磁干扰)、以及材料特性(如介电损耗、非均匀性)等,并提出相应的改善策略。 第二部分:电容成像的关键技术 本部分将聚焦于提升电容成像性能的核心技术。 多频电容成像: 介绍如何通过使用不同频率的激励信号来获取更丰富的电容信息。不同频率下,介电材料的响应特性可能存在差异,这有助于提高成像的灵敏度和分辨力,特别是在区分具有相似介电常数但不同损耗的材料时。 主动/被动电容成像: 讨论两种主要的成像模式。主动成像使用外部激励源,测量由激励引起的电容变化;被动成像则利用物体自身产生的电场变化进行成像,这在某些特定场景下具有优势。 传感器阵列设计与优化: 详细讲解电容传感器阵列的设计原则,包括电极形状、尺寸、间距、排列方式等。探讨如何根据应用需求优化阵列设计,以实现最佳的空间分辨率、灵敏度和视场角。 数据采集与信号处理: 阐述电容成像系统中的数据采集流程,包括采样率、量化精度等。介绍常用的信号处理技术,如滤波(低通、高通、带通滤波)、降噪、校准、以及特征提取等,以提高测量数据的质量和准确性。 机器学习与人工智能在电容成像中的应用: 探讨如何将深度学习、神经网络等人工智能技术应用于电容成像的图像重建、目标识别、特征分析等环节,以提升成像的效率和智能化水平。 第三部分:电容成像技术的应用领域 本部分将展示电容成像技术在各个行业的广泛应用。 无损检测与评估(NDT/NDE): 材料缺陷检测: 如何利用电容成像技术检测材料内部的裂纹、空洞、夹杂、腐蚀等缺陷。特别是在金属、复合材料、陶瓷等领域的应用。 结构健康监测: 在桥梁、建筑物、飞机结构等工程应用中,用于监测结构的应力、应变、裂纹扩展等。 包装与食品检测: 检测包装内的气体含量、液体水平、异物(如金属、玻璃碎片)等。 生物医学成像: 生物组织成像: 在医疗诊断中,用于无创成像,如乳腺癌检测、肺部成像、以及脑活动监测等。探讨其与MRI、CT等其他成像方法的互补性。 手术导航: 在微创手术中,提供实时定位和导航信息。 工业过程监测与控制: 液位测量: 精确测量各种容器中液体的液位,尤其适用于导电性差或腐蚀性液体。 物位测量: 在化工、制药等行业中,用于测量固体粉末、颗粒的物位。 流量测量: 某些电容式流量计的工作原理。 混合物浓度检测: 测量流体或浆料中的固体颗粒浓度。 安防与监控: 人体及物品探测: 用于机场、车站等场所,探测隐藏的武器、爆炸物等。 入侵检测: 在建筑物周界或内部,监测非法入侵。 人机交互: 触摸屏技术: 现代智能手机、平板电脑等设备的核心技术之一。 非接触式手势识别: 通过感应人体周围的电场变化,实现手势控制。 三维触摸与力反馈: 结合电容感知的深度和压力信息。 环境监测: 土壤湿度监测: 准确测量土壤的含水量,为农业灌溉提供依据。 气体检测: 检测环境中特定气体的浓度。 第四部分:未来发展趋势与挑战 更高分辨率与灵敏度: 探讨提升成像分辨率和检测灵敏度的新技术和新材料。 多模态融合: 将电容成像与其他成像技术(如超声、红外)进行融合,以获得更全面的信息。 实时成像与高速处理: 发展能够进行实时成像和快速数据处理的系统。 小型化与便携化: 推动电容成像设备向更小型、更便携、更易于集成的方向发展。 智能化分析与决策: 进一步利用人工智能技术,实现成像结果的自动化分析、诊断和决策支持。 面临的挑战: 讨论如电磁干扰、数据处理复杂度、以及标准化等问题。 本书内容详实,涵盖了电容成像技术的理论基础、核心技术、以及在不同领域的广泛应用,为读者提供了一个深入了解该技术的综合性视角。

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目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的写作风格非常独特,它既有学术论文的严谨,又不失科普读物的趣味性。作者并没有使用过于晦涩的术语,而是通过大量的类比和形象的比喻,将抽象的物理概念变得易于理解。我印象最深刻的是书中关于电容成像在材料科学领域应用的章节,特别是它在检测材料内部微观结构和缺陷方面的能力。例如,作者用非常生动的语言描述了如何通过测量材料在不同频率下的电容变化,来分析其介电损耗和弛豫特性,从而揭示材料的分子结构和晶格缺陷。这对于理解新型复合材料、纳米材料的性能表现非常有帮助。书中还提到了一些新兴的应用方向,比如将电容成像技术应用于虚拟现实和增强现实领域,通过捕捉人体动作的细微变化来实现更自然的交互,这让我对这项技术的未来发展充满了无限的遐想。我特别喜欢书中那些“幕后故事”,比如某个技术的突破是如何实现的,或者某个应用案例是如何克服重重困难最终成功的,这些细节让整本书读起来更加生动有趣,也更能激发读者的探索精神。

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我本来以为这本书会比较偏向于理论的深度,但出乎意料的是,它在应用层面的介绍也相当详实。作者并没有停留在概念的阐述,而是深入到了技术落地过程中的种种细节。我特别关注了书中关于电容成像在食品检测方面的应用,比如如何通过识别不同食品成分的介电特性差异来区分真伪,或者检测食品中是否混有塑料、金属等异物。书中通过具体的实验数据和图表,展示了电容成像在这些场景下的灵敏度和准确性,这让我对这项技术在保障食品安全方面的前景充满了信心。此外,书中对于电容成像在工业自动化和质量控制方面的应用也进行了详尽的描述,例如在半导体制造过程中,如何利用电容传感器来监测晶圆表面的缺陷,或者在汽车制造领域,如何检查焊接的质量。我个人也从事相关行业,深知精确、快速的检测手段对于提升产品质量和降低生产成本的重要性。书中提出的各种集成方案和系统设计思路,对于我们进行实际的工程应用非常有启发性。我尤其欣赏书中对于不同电容成像系统在成本、复杂性和性能方面的权衡分析,这为我们在实际项目选择技术方案时提供了重要的参考依据。

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这本书的标题倒是挺吸引人的——“电容成像技术及其应用”,光听名字就觉得充满了科学的严谨和前沿的探索。我一直对那些能够“看见”事物内部奥秘的技术非常着迷,尤其是那些非侵入性的方法。想象一下,如果能通过测量物体表面的电场变化,就能够揭示其内部结构,甚至识别材料的细微差别,这简直就像拥有了X射线透视的能力,但又更加温和,对人体和环境都更加友好。我一直在关注各种无损检测和成像技术的发展,从超声波到热成像,再到各种光学成像,但电容成像似乎在很多特定领域有着独特的优势,比如它对介电材料的敏感性,以及在某些情况下能够穿透非导电障碍的能力,这都让我感到非常好奇。我希望这本书能够深入浅出地解释电容成像的基本原理,比如电容的定义、电场分布如何影响测量结果,以及各种电容传感器的类型和设计思路。更重要的是,我非常期待它能详细介绍这些技术在实际应用中的具体案例,例如在食品安全检测中识别异物,在工业制造中监控产品质量,甚至在医学诊断中辅助疾病筛查等。如果这本书能够提供一些具体的实验设计思路或者数据处理方法,那对我来说将是巨大的收获。我特别想了解,在不同的应用场景下,如何选择合适的电容成像技术,以及如何优化成像参数以获得最佳的检测效果。这本书的标题给我描绘了一个充满可能性和创新性的技术图景,我迫切地想通过阅读来探索和理解它。

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读完这本书,我最大的感受是,电容成像技术远比我想象的要复杂和精妙。它不仅仅是简单地测量电容值,而是背后涉及了电磁场理论、信号处理、微电子技术以及目标物体的电学特性等多方面的知识。书中对电容成像的数学模型和物理原理的阐述,虽然有些部分对我来说需要反复研读,但无疑为理解这项技术打下了坚实的基础。我特别欣赏作者对不同电容成像方法的分类和对比,比如电容触摸感应、电容层析成像(CT)以及基于电场重构的方法,这些不同的技术路径各有侧重,适用于不同的应用需求。例如,在介绍电容层析成像时,书中详细描述了如何通过测量多个电极对之间的电容变化来构建物体内部的电场分布,进而反推出介电常数的空间分布,这对于理解其在复杂介质成像方面的潜力至关重要。我还对书中关于传感器阵列设计和数据采集系统的部分留下了深刻印象,一个好的成像效果离不开精心设计的传感器和高效的数据处理算法。书中提到的各种校准技术和噪声抑制方法,也为实际应用提供了宝贵的指导。当然,我个人更感兴趣的是那些在生物医学和工业无损检测领域的应用案例,比如如何利用电容成像来检测皮肤癌,或者在航空航天领域检查飞机的复合材料结构完整性。如果书中能对这些案例的实现细节和遇到的挑战有更深入的探讨,那就更完美了。

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我之所以选择阅读这本书,很大程度上是因为它承诺要揭示“电容成像技术及其应用”的方方面面,而我一直认为,任何一项先进技术的真正价值,最终体现在它能够解决多少实际问题,能够为社会带来多大的福祉。书中关于电容成像在农业领域的应用,尤其让我感到惊喜。比如,如何利用它来监测土壤的湿度和养分分布,从而实现精准灌溉和施肥,提高农作物的产量和质量,这对于解决全球粮食安全问题具有重要意义。书中还提到了在林业领域,如何利用电容成像来检测树木的健康状况,识别病虫害,或者评估木材的质量。这些应用都展现了电容成像技术在可持续发展和环境保护方面的巨大潜力。我非常喜欢书中那种“案例驱动”的写作方式,通过具体生动的应用场景来解释技术原理,使得学习过程更加高效和有趣。而且,书中对未来发展趋势的展望,也让我对这项技术的前景充满了信心,它不仅仅是当下的一种检测手段,更可能成为未来科技发展的重要驱动力之一。

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这本书的深度和广度都超出了我的预期。我原本以为它会集中介绍某一类电容成像技术,但事实证明,它几乎涵盖了该领域的所有重要方面。从传感器的工作原理到数据采集和处理算法,再到各种具体的应用场景,作者都进行了详尽的阐述。我特别感兴趣的是书中关于电容成像在反恐和公共安全领域的应用。例如,如何利用它来检测行李中的违禁物品,或者在人群中识别隐藏的武器。书中详细描述了这些技术的实现原理和面临的挑战,让我对这项技术在维护社会安全方面的重要作用有了更深刻的认识。我还对书中关于电容成像在文化遗产保护方面的应用感到好奇。比如,如何利用它来无损地检测古董文物的内部结构,或者识别隐藏在壁画中的秘密信息。这些应用不仅展现了电容成像技术的强大能力,也体现了科技在传承和弘扬人类文明方面的积极作用。整本书读下来,我不仅学到了很多关于电容成像的知识,更对这项技术能够解决的实际问题有了更全面、更深入的理解。

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这本书的出版,对我来说,简直是及时雨。我一直在寻找关于如何优化电容成像系统性能的资料,特别是如何提高成像分辨率和降低误检率。书中关于信号处理和图像重建算法的详细介绍,为我提供了宝贵的理论基础和实践指导。我特别关注了书中关于机器学习和人工智能在电容成像数据分析中的应用,这无疑是未来技术发展的重要方向。通过引入AI技术,可以极大地提高电容成像的智能化水平,实现更精准、更高效的检测。书中列举了许多具体的算法和模型,并辅以清晰的图示和代码示例,这使得我对如何将这些先进技术应用到我的实际工作中有了更清晰的思路。我还对书中关于电容成像在非接触式测量和远程监测方面的潜力进行了深入的探讨。例如,如何利用它来监测桥梁、隧道等基础设施的结构健康,或者在危险环境中进行远程作业。这些应用都充分展示了电容成像技术在提升安全性和效率方面的巨大优势。

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我从这本书中获得的,不仅仅是关于电容成像技术的知识,更重要的是它所激发出的对科学探索的热情。作者在书中不仅仅是陈述事实,更是在分享他/她对这项技术的热爱和执着。书中关于电容成像技术在机器人技术和自动化领域的应用,让我耳目一新。例如,如何利用电容传感器来感知机器人的操作环境,实现更精确的抓取和定位,或者如何将电容成像技术集成到自主驾驶系统中,以提高车辆的感知能力。这些应用都充分展示了电容成像技术在推动人工智能和自动化发展方面的巨大潜力。我还对书中关于电容成像技术在健康监测和个性化医疗方面的应用感到十分期待。例如,如何利用它来实时监测人体的生理参数,或者辅助诊断疾病。这项技术有望为人们带来更健康、更美好的生活。总而言之,这本书不仅是一本技术指南,更是一份对未来科技发展的畅想,它让我对接下来的学习和研究充满了动力。

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这本书最让我印象深刻的是,它并没有回避这项技术所面临的挑战和局限性,而是以一种客观、严谨的态度进行了分析。作者在探讨电容成像技术的优点的同时,也指出了其在信噪比、穿透深度和对环境因素的敏感性等方面存在的不足,并提出了相应的解决方案。这种平衡的视角,让我对这项技术有了更全面、更真实的认识。书中关于电容成像在通信领域的应用,例如作为一种低成本、低功耗的通信方式,也让我感到非常新颖。如果这项技术能够在某些特定场景下,为物联网设备提供新的通信选择,那将具有重要的现实意义。我还对书中关于电容成像技术在能源领域的应用进行了深入的探讨。例如,如何利用它来监测电池的充放电状态,或者评估太阳能电池板的效率。这些应用都充分展示了电容成像技术在推动能源科技发展方面的巨大潜力。总而言之,这本书提供了一个全面、深入的视角来理解电容成像技术,既有理论深度,又有实践广度,是一本非常值得推荐的专业书籍。

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这本书的结构安排非常合理,从基础理论到前沿应用,层层递进,逻辑清晰。作者在介绍基础理论时,并没有长篇大论地进行数学推导,而是侧重于概念的清晰化和直观性的理解,这一点对于非专业背景的读者来说非常友好。当我读到关于电容成像在医学影像领域的应用时,我被深深吸引。书中详细介绍了如何利用电容成像来检测乳腺癌、肺结核等疾病,以及它在监测人体生理信号(如呼吸、心跳)方面的潜力。我尤其对书中关于电容层析成像在脑电活动监测中的应用讨论感到好奇,如果这项技术能够提供比现有脑电图更丰富、更精确的信息,那将对神经科学研究和临床诊断产生革命性的影响。书中还探讨了电容成像在环境监测和灾害预警方面的可能性,比如利用它来检测地下水位的变化,或者监测土质的稳定性,以预防滑坡等地质灾害。这些应用方向的拓展,充分展示了电容成像技术强大的适应性和广泛的应用前景,让我对这项技术的未来发展充满了期待。

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