基於電容層析成像技術的中藥提取過程成像研究

《基於電容層析成像技術的中藥提取過程成像研究》是依託哈爾濱理工大學，由陳德運擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於電容層析成像技術的中藥提取過程成像研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳德運
• 依託單位：哈爾濱理工大學

項目摘要

中藥提取是中藥製藥的重要工序之一，提取過程中容器內物料的分布、組分、飽和度、顆粒大小等工藝參數很難用常規的方法探測，如何探測和最佳化工藝參數，以最大限度地提取藥材中的有效成分，減少溶劑的用量、降低能耗和生產成本，減少環境污染具有重要的意義，也是中藥提取必須解決的難題之一。ECT技術具有適用範圍廣、結構簡單、非侵入式、安全性能好及成本低廉等優點，是解決這方面問題較為理想的理論方法，因此亟需開展相關的研究工作，這對製藥工業的發展具有重要意義。.從理論上建立物料與溶劑擴散流動過程數學模型，分析和研究物料與溶劑擴散流動規律，研究適合於生產過程控制參數測量的探測器和數據採集系統，提出有效的圖像重建算法重建提取過程的可視化信息，控制最佳化生產過程，以最大限度地提取物料中的有效成份，縮短提取時間和降低溶劑用量，為中藥提取工業過程的兩相流特徵測量、有效成份分析及參數估計提供新的方法，為解決上述難題提理論支持。

結題摘要

針對中藥提取過程所涉及到一些關鍵問題，系統性地開展了其關鍵理論、技術和系統集成等問題的研究。建立了物料與溶劑擴散流動過程數學模型，提出了一種細化有限元單元邊長的剖分和快速精確計算電容值的方法，給出了改進的數學模型，研究和分析了兩相流濃度梯度變化規律；提出了一種基於特徵提取和徑向基函式神經網路相結合的ECT流型辯識的方法，通過對各種特徵參數的定義，完成了對ECT系統測量電容值的特徵提取，利用提取的特徵值作為RBF網路的輸入完成了流型辯識；採用主成份和支持向量機方法完成了主要特徵的提取，分析了物料粒度、提取溶劑、物料與溶劑擴散界面層等因素對提取效果的影響；提出了一種適合於硬體實現的串列計算-並行傳輸模式，給出了硬體系統的總體結構，採用硬體描述語言進行了仿真實驗，提高了圖像重建的速度和分類精度；提出了一種三電極激勵雙電極檢測的方法，該方法在獲得較多的獨立測量電極數同時，降低了信號檢測電路的難度，提高了測量區靈敏度的均衡性；設計了控制電路及數據採集系統，開發了接口通訊軟體，研製了實驗裝置等，並對中藥提取過程工藝參數測量進行了仿真實驗研究；提出了基於人工魚群的ECT圖像重建算法、基於非線性最小二乘的ECT圖像重建算法、基於改進信賴域的ECT圖像重建算法、基於加權SVD截斷共軛梯度的ECT圖像重建算法、具有疊代約束的最小二乘法ECT圖像重建、基於Landweber疊代超解析度的ECT圖像重建算法、基於局部能量的ECT融合和預處理共軛梯度的ECT圖像重建算法，較好地解決重建圖像的精度問題。