literature review ecvt
DESCRIPTION
Progress report 1st week for literature review.TRANSCRIPT
LITERATURE REVIEWRifa’atul Fadilah
UIN Syarif Hidayatullah Jakarta
“Simulasi Rekonstruksi ECVT Sensor Planar”
Pembimbing:
Irwin Maulana | [email protected]
Center for Tomography Research
ECVT
Definisi
Pemanfaatan
Perkembangan
Teknik Rekonstruksi
Metode Simulasi
Center for Tomography Research
Definisi ECVT
ECVT (Electrical Capacitance Volume Tomography) merupakan
teknologi tomografi yang paling mutakhir dengan berbasiskan pada
pengukuran kapasitansi dengan tujuan mendapatkan informasi
sebaran permitivitas (kemampuan muatan listrik di dalam material
untuk bergerak akibat medan listrik) kemudian dipetakan pada ruang
3D sehingga diperoleh suatu citra volumetric dari objek.
Center for Tomography Research
Pemanfaatan
Bidang IndustriIndustri minyak, digunakan untuk mengamati proses transfer minyak pada pipa sehingga jika terlihat terdapat kerusakan pada pipa dapat dilakukan penindak lanjutan.
Bidang GeofisikaUntuk merekonstruksi struktur permukaan bawah tanah sehingga analisis mengenai kandungan bawah tanah dapat dilakukan.
Bidang KesehatanUntuk memudahkan diagnosa penyakit serta terapi khususnya terapi kanker digunakan teknologi tomography , dengan tomography dokter dapat melihat kondisi internal tubuh dan juga melihat keabnormalan yang ada sehingga sumber penyakit dapat dijelaskan dengan lebih baik.
Center for Tomography Research
Perkembangan ECT
Pertama kali diperkenalkan pada tahun 1980-an oleh sekelompok peneliti dari US Department of Energy Morgantown Energy Technology Center (METC)
Pengukuran besaran listrik, induktansi, resistansi, kapasitansi.
Center for Tomography Research
Elektroda mengelilingi area
sebagai pelat (seperti kapasitor)
Salah satu pelat sebagai
sumber muatan, yg lain
mengukur kapasitansi
Diperoleh sebaran
konstanta dielektrik
Konstanta dielektrik dipetakan
Citra 2D
Pada ECT
Keunggulan
Pada riset ataupun proses yang
melibatkan aliran fluida
dinamis, karena seringkali
fluida yang digunakan adalah
fluida organik yang memang
memiliki sifat kurang konduktif.
Kelemahan
Citra 3D dibuat dengan
menumpuk citra 2D yang
diperoleh oleh ECT.
Hanya dapat dilakukan untuk
objek yang bergerak dengan
lambat atau diam.
Center for Tomography Research
ECVT
Kebutuhan pada industri mendorong
agar pencitraan yang dilakukan dapat
menghasilkan suatu citra 3D
Sama sperti ECT, namun pelat yang
dijadikan sumber muatan berganti-
gantian setelah menjadi detector.
Center for Tomography Research
Keunggulan
dapat memetakan sebaran
dielektrik pada ruang 3D sehingga
jika dipetakan akan diperoleh
suatu citra volumetric dari objek
bentuk plat elektroda bisa berupa
geometri apa saja seperti segitiga
dan hexagonal dan disusun
dengan susunan yang berbeda3
Elemen
Desain Sensor
Akuisisi data
Rekonstruksi Citra
Desain sensor:Melakukan pemodelan (COMSOL)
Melakukan Eksperimen
Akuisisi data
Sebagai PengontrolSekaligus pembaca
Didapat sebaran dilektrik
Citra Volumetrik
mengukur nilai kapasitansi antara plat sumber dengan dengan plat detector
memindahkan pembacaan dari satu detector ke detector lainnya dengan menggunakan Multiplexer (MUX)
Center for Tomography Research
Rekonstruksi ECVT
Center for Tomography Research
Linear Back Projection (LBP)
Metode Iterasi (Landweber Equation)
Yang paling simple
Menyelesaikan problema
invers
Transpose matriks sensitivitas
Hasil memiliki error tinggi,
memiliki blur
Dibantu dg Normalisasi
Nilai kapasitas dibandingkan dg nilai batas
Kapasitansi ygTerukur pd kalibrasi
AIR
UDARA
Metode iterasi(Landweber Equation)
Center for Tomography Research
Iterasi dari metode LBP
Tujuan : mengurangi
error
𝐺𝑘+1=𝐺𝑘−∝𝑘𝑆𝑇 (𝑆𝐺𝐾−𝐶)
Dg
Langkah-langkah:
Matriks kapasitansi 1 frame citra diukur & diset dr nilai
inisial pixel
Nilai pendekatan permitivitas menghitung
kembali matriks Matriks
kapasitansi error
Matriks permitivitas error
Mengoreksi set permitivitas sebelumnya menghasilkan set pixel G
yg naru
Nilai set kapasitansi yg
baru
*diulang sebanyak iterasi yg diinginkan* factor relaksasi penalty*error: saat iterasi matriks G tidak semakinkonvergen namun tetap berubah
Simulasi ECVT
Center for Tomography Research
setiap desain memiliki distribusi sensitivitas yang berbeda-beda tergantung pada model yang dibuat.
simulasi/komputasi ini lebih mudah, efisien, dan ekonomis dibandingkan dengan percobaan sesungguhnya. model sensor dapat diubah sesuai dengan
model yang diinginkan serta menghemat waktu dibandingkan dengan membuat secara langsung.
Memberikan kemudahan untuk setiap perubahan berbagai parameter fisika yang digunakan.
Menggunakan metode numeric finite element method yaitu metode untuk mencari penyelesain suatu persamaan fisis dengan boundary
Dengan cara membagi geometri masalah
menjadi mesh dengan geometri sederhana dan kemudian mencari solusi
pada tiap mesh.
Sistem Simulasi
Bertujuan untuk mengetahui distribusi medan listrik model sensor geometri yg
diinginkan
Masing-masing distribusi medan listrik dari tiap-tiap chanel dikalikan dengan
chanel pasangannya
sensitivitas suatu sensor
pasangan didapat jumlah
sensitivitas sebanyak N(N-1)/2
N=jumlah channelSensitivitas ini kemudian di
gunakan untuk simulasi rekonstruksi dan dicari korelasi sensitivitas dengan citra yang
dihasilkan.
Didapatkan desain model
dengan sensitivitas
yang optimal.
Center for Tomography Research
Parameter Simulasi
Parameter Subdomain
Parameter MeshParameter Boundary
Untuk mengatur beberapa besaran fisis
Subdomain setting:Nilai Permitivitas udaraRapat muatan.Dll.
Boundary setting:GroundZero charge/symmetryElectric DisplacementDll.
Center for Tomography Research
Metode numeric finite element method metode untuk mencari penyelesain suatu persamaan fisis dengan boundary dengan cara membagi geometri masalah menjadi mesh dengan geometri sederhana (tetrahedral).
Sensitivitas Matriks
Memasukkan nilai ρ pada nilai
nol,
Permitivitas pada nilai 1
di seluruh daerah subdomain
karena sensitivitas dihitung
dengan menggunakan medan
listrik pada medium vacuum
serta gunakan persamaan
dielektrik linear.
1
Center for Tomography Research
2Desain sensor yang digunakan
ditentukan nilai boundary-nya.
Plat-plat yang terdapat pada
sensor berguna sebagai plat
sensor oleh karena itu salah satu
plat digunakan sebagai port
input sedangkan yang lainnya
ground. Geometri lainnya adalah
simetri tak bermuatan.
Contoh:Sensor yang sudah diatur Boundarynya.( Merah: Zero Charge Symmetry; Transparan: Port)
Center for Tomography Research
3 Persoalan fisis siap untuk
diselesaikan. Untuk
menyelesaikannya lakukan
meshing pada geometri. Proses ini
akan membagi geometri yang kita
miliki menjadi elemen-elemen
yang sederhana untuk
dipecahkan.
Center for Tomography Research
4 Diperoleh distribusi medan listrik pada geometri. Dengan
metode komputasi pada Matlab proses ini diulangi untuk
setiap sensor sehingga diperoleh nilai sebaran medan listrik
untuk 32 sensor. Selanjutnya dilakukan dengan script untuk
menghitung matriks sensitivitas.
Center for Tomography Research
Kapasitansi Matriks
Data kapasitansi yang terukur merupakan matriks kapasitansi pasangan elektroda sebanyak
jumlah pengukuran 496 untuk 32 elektroda.
Memasukkan data input kondisi sensor tersebut
sama seperti saat mencari nilai sensitivitas.Pada simulasi rekonstruski
dapat digunakan beberapa objek.
bola udara dengan permitivitas relative
1 bola air dengan permitivitas relative
80
digunakan untuk menormalisasi nilai
kapasitansi objek yang kita ingin simulasikan
Center for Tomography Research
Rekonstruksi Citra Matriks Sensitivitas
Matriks Kapasitansi Air
Udara
Objek
Data pada nilai S tersebut digunakan kedalam proses rekonstruksi citra.
Dilakukan dengan menggunakan script pada software MATLAB, script rekonstruksi yang digunakan
berdasarkan algoritma landweber.
Mencari nilai G dari nilai kapasitans terukur C yang
ternormalisasi dan nilai sensitivitas matriks S yang
didapat dari simulasi.
proses iterasi dan
penambahan faktor penalti
Center for Tomography Research
Cn=(C -Ce)./(Cf -Ce);
Cn : nilai kapasitans keseluruhan yang diambil setelah objek masuk
C : nilai kapasitans ketika diisi objek tertentu
Ce : nilai kapasitans ketika diisi udara / tidak ada objek (empty)
Cf : nilai kapasitans ketika diisi air / ada objek(full)
Proses Selanjutnya
Mempraktekan langsung simulasi pada desain sensor helix untuk
memperoleh data sensitivitas.
Center for Tomography Research