什么是层析成像？

一句话定义

层析成像（Tomography） 是一类通过在物体外部布置传感器、采集边界信号、再用重建算法还原物体内部分布的成像技术。被测对象的内部信息（如密度、电导率、介电常数、温度等）以二维断层切片或三维体数据的形式呈现，过程通常是 无创、非接触、实时 的。

基本原理：从边界信号到内部图像

所有层析成像系统都遵循一个相似的流程框架：

• 激励：传感器阵列在被测对象边界发出已知信号（电压、电流、电磁波、X 射线…）
• 响应采集：未参与激励的电极/探头测量物体边界的响应（电流、电压、电场、衰减…）
• 逆问题重建：通过求解一个数学逆问题（典型如 LBP、Landweber、Tikhonov 正则、迭代算法等）从边界数据反推内部介质分布
• 可视化：把重建结果以彩色断层图、三维体绘制、时序动态图等方式呈现给操作员

主要技术分支

工业与医疗领域常见的电学层析成像（Electrical Tomography）按”测的是哪种电学量”可分为四大类：

ECT — 电容层析成像（Electrical Capacitance Tomography）

在被测管道或反应器外壁布置电极阵列，测量电极间的电容值；适合 介电常数差异大 的多相流场景，例如气固两相、油气两相、低含水率气液两相。典型应用：流化床、气力输送、油气管道。

ERT — 电阻层析成像（Electrical Resistance Tomography）

电极阵列直接接触流体（或被测对象表面），测量电极间的电阻 / 电导值；适合 电导率差异大 的场景，例如水基两相流、矿浆、电导率反差强的混合过程。典型应用：搅拌罐、矿浆管道、化工反应器。

EMT — 电磁层析成像（Electromagnetic Tomography）

通过线圈阵列激励交变磁场、测量磁场扰动；适合 有金属相或导电相 的场景，例如液态金属流动、含金属相的多相流监测。

EIT — 电阻抗成像（Electrical Impedance Tomography）

与 ERT 同源，通常指 医疗领域 的应用：在人体胸腔表面布置电极，测量阻抗变化，重建肺部通气与血流分布。无创、床旁可连续运行。

为什么用层析成像？

• 无创非侵入：传感器贴在外壁或体表，不破坏被测对象、不干扰原有工艺
• 实时动态：典型采集速率 100 帧/秒以上，可观测瞬态过程
• 过程级可视化：不只是单点测量，呈现的是整个截面或体积的分布
• 恶劣环境适应：不依赖光学窗口，可在高温、高压、密闭金属管道中工作

不适合的场景

层析成像并非万能。如果你的应用属于以下情形，需要谨慎评估：

• 被测对象尺寸过小（毫米级以下）— 电极尺寸与边界传感受限于物理布置
• 要求空间分辨率非常高（如 CT 级别）— 电学层析成像分辨率受限于电极数
• 被测介质各相之间电学差异极小 — 重建图像对比度不足
• 现场强电磁干扰且无法屏蔽 — 信号信噪比受影响

下一步

如果你已经知道自己需要 ECT 还是 ERT，可以直接看 产品中心；如果还不确定怎么选，欢迎阅读 ERT 与 ECT 对比；或者直接 联系我们 聊聊你的具体场景，我们一起评估技术可行性。