Progress report 1st week for literature review.

1. LITERATURE REVIEW
Rifa’atul Fadilah
UIN Syarif Hidayatullah Jakarta
“Simulasi Rekonstruksi ECVT Sensor Planar”
Pembimbing:
Irwin Maulana | irwinmaulana@ymail.com
Center for Tomography Research

2. Definisi
Pemanfaatan
ECVT
Metode
Simulasi
Perkembangan
Teknik
Rekonstruksi
Center for Tomography Research

3. 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

4. Bidang Industri
Industri minyak, digunakan untuk mengamati proses transfer
minyak pada pipa sehingga jika terlihat terdapat kerusakan pada
pipa dapat dilakukan penindak lanjutan.
Pemanfaatan
Bidang Geofisika
Untuk merekonstruksi struktur permukaan bawah tanah sehingga
analisis mengenai kandungan bawah tanah dapat dilakukan.
Bidang Kesehatan
Untuk 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

5. Elektroda
mengelilingi area
sebagai pelat
(seperti kapasitor)
Salah satu pelat
sebagai sumber
muatan, yg lain
mengukur
kapasitansi
ECT

Pertama kali diperkenalkan pada tahun 1980-an oleh
sekelompok peneliti dari US Department of Energy
Morgantown Energy Technology Center (METC)

Perkembangan

Pengukuran besaran listrik, induktansi, resistansi,
kapasitansi.
Diperoleh
sebaran
konstanta
dielektrik
Center for Tomography Research
Citra 2D
Konstanta
dielektrik
dipetakan

6. Pada ECT
Keunggulan

Pada riset ataupun proses yang
Kelemahan

melibatkan aliran fluida dinamis,
karena seringkali fluida yang
digunakan adalah fluida organik
yang memang memiliki sifat kurang
Citra 3D dibuat dengan menumpuk
citra 2D yang diperoleh oleh ECT.

Hanya dapat dilakukan untuk objek
yang bergerak dengan lambat atau
diam.
konduktif.
Center for Tomography Research

7. 
ECVT

Kebutuhan pada industri mendorong agar
Keunggulan
pencitraan yang dilakukan dapat
menghasilkan suatu citra 3D

Sama sperti ECT, namun pelat yang
dijadikan sumber muatan berganti-gantian
pada ruang 3D sehingga jika dipetakan
akan diperoleh suatu citra volumetric
dari objek
 bentuk plat elektroda bisa berupa
setelah menjadi detector.
Desain Sensor
3
Elemen
 dapat memetakan sebaran dielektrik
geometri apa saja seperti segitiga dan
hexagonal dan disusun dengan susunan
yang berbeda
Akuisisi data
Rekonstruksi
Citra
Center for Tomography Research

8. Desain sensor:
Melakukan
pemodelan
(COMSOL)
Melakukan
Eksperimen
Sebagai Pengontrol
Sekaligus pembaca
mengukur nilai kapasitansi
antara plat sumber dengan
dengan plat detector
memindahkan pembacaan
dari satu detector ke
detector lainnya dengan
menggunakan Multiplexer
(MUX)
Akuisisi data
Didapat
sebaran
dilektrik
Center for Tomography Research
Citra
Volumetrik

9. Rekonstruksi ECVT
Metode Iterasi
(Landweber Equation)
Linear Back
Projection (LBP)
Yang paling
simple
Menyelesaikan
problema
invers
Hasil memiliki
error tinggi,
memiliki blur
Dibantu dg
Normalisasi
Nilai kapasitas
dibandingkan
dg nilai batas
Kapasitansi yg
Terukur pd kalibrasi
Center for Tomography Research
AIR
UDARA

10. Langkah-langkah:
Metode iterasi
(Landweber Equation)
Iterasi dari
metode LBP
Tujuan :
mengurangi
error
Center for Tomography Research

11.  setiap desain memiliki distribusi sensitivitas yang
berbeda-beda tergantung pada model yang dibuat.
Simulasi ECVT
 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.
Dengan cara membagi
geometri masalah menjadi
mesh dengan geometri
sederhana dan kemudian
mencari solusi pada tiap
mesh.
 Menggunakan metode numeric finite
element method yaitu metode untuk
mencari penyelesain suatu
persamaan fisis dengan boundary
Center for Tomography Research

12. 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
Didapatkan
desain model
dengan
sensitivitas
yang optimal.
didapat jumlah
sensitivitas sebanyak
N(N-1)/2
N=jumlah channel
Sensitivitas ini kemudian di gunakan
untuk simulasi rekonstruksi dan dicari
korelasi sensitivitas dengan citra yang
dihasilkan.
Center for Tomography Research
sensitivitas
suatu sensor
pasangan

13. Untuk mengatur beberapa
besaran fisis
Parameter Subdomain
Subdomain setting:
Nilai Permitivitas udara
Rapat muatan.
Dll.
Parameter Simulasi
Parameter Boundary
Boundary setting:
Ground
Zero charge/symmetry
Electric Displacement
Dll.
Center for Tomography Research
Parameter Mesh

14. Sensitivitas Matriks
1
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.
Center for Tomography Research

15. 2
Desain 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

16. 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

17. 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

18. Data kapasitansi yang terukur
merupakan matriks kapasitansi
pasangan elektroda sebanyak jumlah
pengukuran 496 untuk 32 elektroda.
Kapasitansi Matriks
Pada simulasi rekonstruski dapat
digunakan beberapa objek.
Memasukkan data input
kondisi sensor tersebut
sama seperti saat mencari
nilai sensitivitas.
bola udara dengan
permitivitas relative 1
bola air dengan
permitivitas relative 80
Center for Tomography Research
digunakan untuk menormalisasi
nilai kapasitansi objek yang kita
ingin simulasikan

19. Data pada nilai S tersebut digunakan
kedalam proses rekonstruksi citra. Dilakukan
dengan menggunakan script pada software
MATLAB, script rekonstruksi yang digunakan
berdasarkan algoritma landweber.
Rekonstruksi Citra

Matriks Sensitivitas

Matriks Kapasitansi


C
Ce
Cf
Udara

Cn
Air
Objek
Mencari nilai G dari nilai
kapasitans terukur C yang
ternormalisasi dan nilai sensitivitas
matriks S yang didapat dari
simulasi.
: nilai kapasitans keseluruhan yang diambil setelah objek
masuk
: nilai kapasitans ketika diisi objek tertentu
: nilai kapasitans ketika diisi udara / tidak ada objek
(empty)
: nilai kapasitans ketika diisi air / ada objek(full)
Cn=(C -Ce)./(Cf -Ce);
Center for Tomography Research
proses iterasi dan
penambahan
faktor penalti

20. Proses Selanjutnya

Mempraktekan langsung simulasi pada desain sensor helix untuk memperoleh
data sensitivitas.
Center for Tomography Research