Investigation on Optical Fibre Configurations for Process Tomography

Abstract

Kertas kerja ini membentangkan satu kajian ke atas konfigurasi penderiaan gentian optik optimum yang digunakan dalam sebuah sistem tomografi proses. Sambutan penderia berdasarkan kepada dua model iaitu model pertama berkaitan dengan atenuasi optik disebabkan oleh bahan yang mempunyai ketumpatan optik yang berbeza manakala model yang kedua adalah berdasarkan panjang laluan optik yang digunakan untuk pepejal dalam udara atau cecair. Paip aliran bulat dipetakan ke atas array segi empat tepat lapan kali lapan piksel. Sebuah kajian dilakukan ke atas empat model aliran: aliran piksel tunggal, aliran dua piksel, aliran separuh dan aliran penuh. Berbagai susunan penderia optik dipertimbangkan untuk projeksi yang berlainan. Masalah hadapan diselesaikan untuk semua gabungan model aliran dan susunan penderia. Algoritma projeksi belakang lelurus (PBL) digunakan untuk membina semula imej. Sebuah algoritma pembina semula yang telah diubahsuai menggabungkan PBL dan pengetahuan terdahulu dihuraikan. Ujian berangka yang berdasarkan kepada pembinaan semula digunakan untuk mengenal pasti sistem terbaik untuk dilaksanakan dalam perkakasan. Kata kunci: Gentain optik; Proses; Tomografi; Permodelan; Penderia This paper describes an investigation on the optimum optical fibre sensing configurations to be utilised for a tomography process system. The response of the sensors was based on two models:– (1) optical attenuation model due to material with differing optical densities, and (2) optical path length model which is used for opaque solids in air or liquid. The circular flow pipe is mapped onto an eight by eight rectangular array of pixels. An investigation is carried out on four flow models: a single pixel flow, two pixels flow, half flow and full flow models. Various arrangements of the fibre sensors are considered for different projections. The forward problem is solved for all combinations of flow model and sensor arrangement. Linear back projection (LBP) algorithm is used to reconstruct the image. A modified reconstruction algorithm combining LBP and a priori knowledge is outlined. Numerical tests, based on the reconstruction, are used to identify the best system to be implemented in hardware. Key words: Optical Fibres; Process; Tomography; Modelling; Sensor