一种同面电容阵列成像传感空/满场设定方法技术

本发明专利技术涉及一种同面电容阵列成像传感空/满场设定方法，其包括以下步骤：(1)、将被测物放置于传感器极板上，测量此时被测物的电容值作为物场电容值；(2)、以传感器极板的几何中心为轴心，将被测物逆时针旋转90度，测量此时被测物的电容值作为空场电容值；(3)、继续将被测物逆时针旋转90度，测量此时被测物的电容值作为满场电容值；(4)、将空场电容值与满场电容值分别与物场电容值做差，并分别对两组差值电容进行图像重建，观察所得差值重建图像；(5)、比较两幅差值重建图像中红蓝两区域是否符合相应的旋转角度关系，确定缺陷。该方法简易了空场、满场设定过程，提高了介电场图像重建质量。

【技术实现步骤摘要】
一种同面电容阵列成像传感空/满场设定方法
本专利技术属于无损检测
，具体涉及一种同面电容阵列成像传感空/满场设定方法。
技术介绍
复合材料目前广泛应用于航空、航天等领域，并通过粘接的方式与机体相连，其粘接层的质量对其性能有较大影响，所以对粘接层进行有效的无损检测尤为重要。电容层析成像(ElectricalCapacitanceTomography，ECT)技术通过测量得到的电容值与仿真得到的灵敏度矩阵来求解被测物介电常数的分布，从而达到对被测物检测的效果，其由于非侵入性、响应快速、测量精度高等优势，近年来广泛应用于工业管道多相流监测等领域，其电极布置主要是圆周式。传统ECT技术中设定电极空场时，一般以空气作为极间电介质，获取相对应的空场电容值；设定电极满场时，一般以被测物的标准样件(没有缺陷)作为电介质，获取相对应的满场电容值。但这种方法，是以单一介质作为电介质而设定空/满场。当被测材料的介电特性和空气相差较大，且被测缺陷较小时，按照这种空/满场设定方式，则会很大程度上降低成像效果，从而导致缺陷测量精度不高。由此发展而来的同面电容阵列成像传感技术不仅具有传统ECT技术的特点，而且凭借自身的几何优势，在被测物场几何空间受限的情况下可从单一方向对被测物进行检测，在复合材料的无损检测等方面具有巨大的发展前景。但同面电容阵列成像技术相比圆周式电容成像技术，被测物的结构与外型更加复杂，不再拘束在圆形管道内，其介电常数远远小于管道内多相流体的介电常数，导致实验测得的电容数值十分微小，测量精度较低，后续成像效果不佳。针对此问题，国内外众多学者主要在传感器极板设计优化、灵敏场仿真建模以及图像重建算法等方面进行了研究，一定程度上改善了被测介电场的成像效果。介电场图像重建的重要前提是获取含有被测物信息的电容数据，而其中的关键环节是空场/满场的设定，这是影响介电场成像分辨率的重要因素。因此，选择合适的空场/满场对于提高重建图像质量以及测量精度是非常重要的。当采用同面电容阵列电容成像技术对航空用复合材料的粘贴层缺陷检测时，若采用传统的空/满场设定方法，空场和满场的电容测量值与含有缺陷的被测材料的电容测量值相差较大，影响图像重建过程中的介电常数分布到图像灰度的映射，使得成像分辨率大大降低，从而影响成像效果。本专利技术针对该问题研究了同面阵列电极传感器中空场和满场的设定方法。针对某种航空用复合材料结构，具有多孔、疏松结构、各向异性、强吸声性等特点，采用一种同面电容阵列成像传感技术，对复合材料结构的粘贴层缺陷进行检测。对于测量过程中所需的空场、满场电容值，提出了一种相对式设定方法，采用多种电介质的组合情况作为设定基本条件，分别设定空场和满场，并进行介电常数场的图像重建，根据结果检测缺陷。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本专利技术公开了一种同面电容阵列成像传感空/满场设定方法。技术方案：一种同面电容阵列成像传感空/满场设定方法，包括以下步骤：(1)、将被测物放置于传感器极板上，测量此时被测物的电容值作为物场电容值；(2)、以传感器极板的几何中心为轴心，将被测物逆时针旋转90度，测量此时被测物的电容值作为空场电容值；(3)、继续将被测物逆时针旋转90度，测量此时被测物的电容值作为满场电容值；(4)、将步骤(2)所测得的空场电容值与步骤(3)所测得的满场电容值分别与步骤(1)所测得的物场电容值做差，并分别对两组差值电容进行图像重建，观察所得差值重建图像，其中以不同颜色表示介电系数的高低：红色代表高介电常数，蓝色代表低介电常数，缺陷位置随被测样件的旋转而改变；(5)、比较两幅差值重建图像中红蓝两区域是否符合相应的旋转角度关系，若符合，则确认在空场电容值差值图像中蓝色区域，即对应满场电容值差值图像中的红色区域为缺陷位置；若不符合，则确认在空场电容值差值图像中蓝色区域为缺陷位置的基础上，将空场电容值差值图像中红色区域顺时针旋转90度，旋转之后的红色区域是被测物体旋转而造成的缺陷重合部分，该缺陷重合部分与之前已确定的缺陷部分共同组成被测物场中的缺陷。有益效果：本专利技术公开的一种同面电容阵列成像传感空/满场设定方法具有以下有益效果：1.以相对方式设定电极间介质空场和介质满场，设定方式不唯一，可调节；2.该设定方法能减小空场电容值和被测物场的电容差值，进而改善重建图像的分辨率，改善成像质量；3.基于同面电容阵列成像传感技术实现了对某种复合材料粘贴层缺陷的检测。具体实施方式：下面对本专利技术的具体实施方式详细说明。一种同面电容阵列成像传感空/满场设定方法，包括以下步骤：(1)、将被测物放置于传感器极板上，测量此时被测物的电容值作为物场电容值；(2)、以传感器极板的几何中心为轴心，将被测物逆时针旋转90度，测量此时被测物的电容值作为空场电容值；(3)、继续将被测物逆时针旋转90度，测量此时被测物的电容值作为满场电容值；(4)、将步骤(2)所测得的空场电容值与步骤(3)所测得的满场电容值分别与步骤(1)所测得的物场电容值做差，并分别对两组差值电容进行图像重建，观察所得差值重建图像，其中以不同颜色表示介电系数的高低：红色代表高介电常数，蓝色代表低介电常数，缺陷位置随被测样件的旋转而改变；(5)、比较两幅差值重建图像中红蓝两区域是否符合相应的旋转角度关系，若符合，则确认在空场电容值差值图像中蓝色区域，即对应满场电容值差值图像中的红色区域为缺陷位置；若不符合，则确认在空场电容值差值图像中蓝色区域为缺陷位置的基础上，将空场电容值差值图像中红色区域顺时针旋转90度，旋转之后的红色区域是被测物体旋转而造成的缺陷重合部分，该缺陷重合部分与之前已确定的缺陷部分共同组成被测物场中的缺陷。上面对本专利技术的实施方式做了详细说明。但是本专利技术并不限于上述实施方式，在所属
普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利技术宗旨的前提下做出各种变化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同面电容阵列成像传感空/满场设定方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、将被测物放置于传感器极板上，测量此时被测物的电容值作为物场电容值；(2)、以传感器极板的几何中心为轴心，将被测物逆时针旋转90度，测量此时被测物的电容值作为空场电容值；(3)、继续将被测物逆时针旋转90度，测量此时被测物的电容值作为满场电容值；(4)、将步骤(2)所测得的空场电容值与步骤(3)所测得的满场电容值分别与步骤(1)所测得的物场电容值做差，并分别对两组差值电容进行图像重建，观察所得差值重建图像，其中以不同颜色表示介电系数的高低：红色代表高介电常数，蓝色代表低介电常数，缺陷位置随被测样件的旋转而改变；(5)、比较两幅差值重建图像中红蓝两区域是否符合相应的旋转角度关系，若符合，则确认在空场电容值差值图像中蓝色区域，即对应满场电容值差值图像中的红色区域为缺陷位置；若不符合，则确认在空场电容值差值图像中蓝色区域为缺陷位置的基础上，将空场电容值差值图像中红色区域顺时针旋转90度，旋转之后的红色区域是被测物体旋转而造成的缺陷重合部分，该缺陷重合部分与之前已确定的缺陷部分共同组成被测物场中的缺陷。

【技术特征摘要】
1.一种同面电容阵列成像传感空/满场设定方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、将被测物放置于传感器极板上，测量此时被测物的电容值作为物场电容值；(2)、以传感器极板的几何中心为轴心，将被测物逆时针旋转90度，测量此时被测物的电容值作为空场电容值；(3)、继续将被测物逆时针旋转90度，测量此时被测物的电容值作为满场电容值；(4)、将步骤(2)所测得的空场电容值与步骤(3)所测得的满场电容值分别与步骤(1)所测得的物场电容值做差，并分别对两组差值电容进行图像重建，观察所得差值重建图像，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉燕，孙东涛，温银堂，张振达，贾文涛，孙娜，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13