一种新的电容层析成像电极组合激励测量模式

电容层析成像图像重建为非线性不适定反问题,其敏感场分布不均匀,可获得的测量数据有限,中心处物体的成像效果不佳。增加电极数目,可获得更多的电容测量数据,减小其不定性,同时改善敏感场分布。但同时导致电容测量值变小,测量精度下降。在保证电容测量精度的前提下,提出了24电极组合式电容层析成像传感器结构,研究了两种激励测量方案,并与传统12电极电容层析成像传感器进行了对比分析,包括电容测量值的大小及其动态测量范围、灵敏场分布的均匀性以及不同流型下的重建图像。仿真结果表明,与12电极电容层析成像传感器相比,采用24电极组合式电容层析成像传感器,其电容测量值大,可较好地保证测量精度,其灵敏度分布更加均匀,对中心处物体的成像质量明显提高。

基于ECT/EST双模成像系统的激励测量模式

电荷层析成像(EST)与电容层析成像(ECT)传感器结构类似,便于集成双模成像系统,以拓宽单模态系统的测量范围,提高成像精度。通过设计合理的激励测量策略,即可利用双模态传感器分时测量电容信号与电荷信号,获取足够的有效测量信息,保证重建图像质量。设计合理的C/V,E/V转换电路和多路选通电路,并在FPGA硬件平台上通过软件控制实现ECT与EST信号的分时测量及进行不同激励测量模式的切换,得到更多的有效测量值。模拟实验结果表明:该方法可以实现不同激励测量模式的切换,获取双模态测量信息。

三维电容层析成像组合电极激励测量模式

针对3层电容阵列电极传感器,基于三维仿真,研究了两种组合电极激励测量模式,并与传统的单电极激励单电极测量模式进行了比较,包括电容测量值大小及其动态范围、敏感场分布均匀性以及重建图像质量。基于COMSOL软件及Matlab软件进行了仿真实验,结果表明:相较于传统的单电极激励单电极测量模式,组合电极激励测量模式所得图像重建效果更好,测量电容值较大且动态范围较小,敏感场分布更加均匀,对中心物体的成像质量明显提高。

一种电容层析成像系统电极组合激励测量方法

针对电容层析成像图像重建具有非线性不适定性的问题,提出了8组24电极旋转激励测量方案,并与传统12电极电容层析成像传感器进行了对比分析,包括电容值大小及其动态范围、敏感场分布均匀性以及重建图像质量。应用COMSOL软件及Matlab软件对两种传感器激励模式进行仿真,结果表明:所提出的8组电极旋转激励测量模式,其电容独立测量数与传统12电极传感器相近,可较好地保证实时成像速度,测量电容值较大且动态范围较小,降低了信号检测电路设计难度,测量区域灵敏场均匀性有所改善,对中心物体的成像质量明显提高。

平面式电容传感器阵列激励模式研究

由于非金属复合材料及其内部不同损伤具有不同介电特性,采用平面式电容传感器阵列可实现无损可视化检测。针对平面式阵列电极结构,研究不同激励模式对复合材料内部缺陷检测效果影响。提出单激励、双激励和奇偶激励3种激励模式,对比分析各种激励模式下传感器信号强度、探测深度等性能差异。结果表明:奇偶激励模式在信号测量和成像质量方面都优于前2种模式。同时也验证了基于电容敏感机理的平面电容传感器阵列对复合材料内部缺陷检测的可行性和有效性。