本發(fā)明屬于無損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種同面電容陣列成像傳感空/滿場(chǎng)設(shè)定方法。

背景技術(shù)：

復(fù)合材料目前廣泛應(yīng)用于航空、航天等領(lǐng)域，并通過粘接的方式與機(jī)體相連，其粘接層的質(zhì)量對(duì)其性能有較大影響，所以對(duì)粘接層進(jìn)行有效的無損檢測(cè)尤為重要。

電容層析成像(Electrical Capacitance Tomography，ECT)技術(shù)通過測(cè)量得到的電容值與仿真得到的靈敏度矩陣來求解被測(cè)物介電常數(shù)的分布，從而達(dá)到對(duì)被測(cè)物檢測(cè)的效果，其由于非侵入性、響應(yīng)快速、測(cè)量精度高等優(yōu)勢(shì)，近年來廣泛應(yīng)用于工業(yè)管道多相流監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，其電極布置主要是圓周式。

傳統(tǒng)ECT技術(shù)中設(shè)定電極空?qǐng)鰰r(shí)，一般以空氣作為極間電介質(zhì)，獲取相對(duì)應(yīng)的空?qǐng)鲭娙葜?；設(shè)定電極滿場(chǎng)時(shí)，一般以被測(cè)物的標(biāo)準(zhǔn)樣件(沒有缺陷)作為電介質(zhì)，獲取相對(duì)應(yīng)的滿場(chǎng)電容值。但這種方法，是以單一介質(zhì)作為電介質(zhì)而設(shè)定空/滿場(chǎng)。當(dāng)被測(cè)材料的介電特性和空氣相差較大，且被測(cè)缺陷較小時(shí)，按照這種空/滿場(chǎng)設(shè)定方式，則會(huì)很大程度上降低成像效果，從而導(dǎo)致缺陷測(cè)量精度不高。

由此發(fā)展而來的同面電容陣列成像傳感技術(shù)不僅具有傳統(tǒng)ECT技術(shù)的特點(diǎn)，而且憑借自身的幾何優(yōu)勢(shì)，在被測(cè)物場(chǎng)幾何空間受限的情況下可從單一方向?qū)Ρ粶y(cè)物進(jìn)行檢測(cè)，在復(fù)合材料的無損檢測(cè)等方面具有巨大的發(fā)展前景。但同面電容陣列成像技術(shù)相比圓周式電容成像技術(shù)，被測(cè)物的結(jié)構(gòu)與外型更加復(fù)雜，不再拘束在圓形管道內(nèi)，其介電常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于管道內(nèi)多相流體的介電常數(shù)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測(cè)得的電容數(shù)值十分微小，測(cè)量精度較低，后續(xù)成像效果不佳。針對(duì)此問題，國內(nèi)外眾多學(xué)者主要在傳感器極板設(shè)計(jì)優(yōu)化、靈敏場(chǎng)仿真建模以及圖像重建算法等方面進(jìn)行了研究，一定程度上改善了被測(cè)介電場(chǎng)的成像效果。介電場(chǎng)圖像重建的重要前提是獲取含有被測(cè)物信息的電容數(shù)據(jù)，而其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是空?qǐng)?滿場(chǎng)的設(shè)定，這是影響介電場(chǎng)成像分辨率的重要因素。因此，選擇合適的空?qǐng)?滿場(chǎng)對(duì)于提高重建圖像質(zhì)量以及測(cè)量精度是非常重要的。當(dāng)采用同面電容陣列電容成像技術(shù)對(duì)航空用復(fù)合材料的粘貼層缺陷檢測(cè)時(shí)，若采用傳統(tǒng)的空/滿場(chǎng)設(shè)定方法，空?qǐng)龊蜐M場(chǎng)的電容測(cè)量值與含有缺陷的被測(cè)材料的電容測(cè)量值相差較大，影響圖像重建過程中的介電常數(shù)分布到圖像灰度的映射，使得成像分辨率大大降低，從而影響成像效果。本發(fā)明針對(duì)該問題研究了同面陣列電極傳感器中空?qǐng)龊蜐M場(chǎng)的設(shè)定方法。

針對(duì)某種航空用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，具有多孔、疏松結(jié)構(gòu)、各向異性、強(qiáng)吸聲性等特點(diǎn)，采用一種同面電容陣列成像傳感技術(shù)，對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的粘貼層缺陷進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于測(cè)量過程中所需的空?qǐng)?、滿場(chǎng)電容值，提出了一種相對(duì)式設(shè)定方法，采用多種電介質(zhì)的組合情況作為設(shè)定基本條件，分別設(shè)定空?qǐng)龊蜐M場(chǎng)，并進(jìn)行介電常數(shù)場(chǎng)的圖像重建，根據(jù)結(jié)果檢測(cè)缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題做出改進(jìn)，即本發(fā)明公開了一種同面電容陣列成像傳感空/滿場(chǎng)設(shè)定方法。

技術(shù)方案：一種同面電容陣列成像傳感空/滿場(chǎng)設(shè)定方法，包括以下步驟：

(1)、將被測(cè)物放置于傳感器極板上，測(cè)量此時(shí)被測(cè)物的電容值作為物場(chǎng)電容值；

(2)、以傳感器極板的幾何中心為軸心，將被測(cè)物逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，測(cè)量此時(shí)被測(cè)物的電容值作為空?qǐng)鲭娙葜担?/p>

(3)、繼續(xù)將被測(cè)物逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，測(cè)量此時(shí)被測(cè)物的電容值作為滿場(chǎng)電容值；

(4)、將步驟(2)所測(cè)得的空?qǐng)鲭娙葜蹬c步驟(3)所測(cè)得的滿場(chǎng)電容值分別與步驟(1)所測(cè)得的物場(chǎng)電容值做差，并分別對(duì)兩組差值電容進(jìn)行圖像重建，觀察所得差值重建圖像，

其中以不同顏色表示介電系數(shù)的高低：

紅色代表高介電常數(shù)，

藍(lán)色代表低介電常數(shù)，

缺陷位置隨被測(cè)樣件的旋轉(zhuǎn)而改變；

(5)、比較兩幅差值重建圖像中紅藍(lán)兩區(qū)域是否符合相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度關(guān)系，若符合，則確認(rèn)在空?qǐng)鲭娙葜挡钪祱D像中藍(lán)色區(qū)域，即對(duì)應(yīng)滿場(chǎng)電容值差值圖像中的紅色區(qū)域?yàn)槿毕菸恢茫蝗舨环?，則確認(rèn)在空?qǐng)鲭娙葜挡钪祱D像中藍(lán)色區(qū)域?yàn)槿毕菸恢玫幕A(chǔ)上，將空?qǐng)鲭娙葜挡钪祱D像中紅色區(qū)域順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，旋轉(zhuǎn)之后的紅色區(qū)域是被測(cè)物體旋轉(zhuǎn)而造成的缺陷重合部分，該缺陷重合部分與之前已確定的缺陷部分共同組成被測(cè)物場(chǎng)中的缺陷。

有益效果：本發(fā)明公開的一種同面電容陣列成像傳感空/滿場(chǎng)設(shè)定方法具有以下有益效果：

1.以相對(duì)方式設(shè)定電極間介質(zhì)空?qǐng)龊徒橘|(zhì)滿場(chǎng)，設(shè)定方式不唯一，可調(diào)節(jié)；

2.該設(shè)定方法能減小空?qǐng)鲭娙葜岛捅粶y(cè)物場(chǎng)的電容差值，進(jìn)而改善重建圖像的分辨率，改善成像質(zhì)量；

3.基于同面電容陣列成像傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)某種復(fù)合材料粘貼層缺陷的檢測(cè)。

具體實(shí)施方式：

下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式詳細(xì)說明。

一種同面電容陣列成像傳感空/滿場(chǎng)設(shè)定方法，包括以下步驟：

(1)、將被測(cè)物放置于傳感器極板上，測(cè)量此時(shí)被測(cè)物的電容值作為物場(chǎng)電容值；

(2)、以傳感器極板的幾何中心為軸心，將被測(cè)物逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，測(cè)量此時(shí)被測(cè)物的電容值作為空?qǐng)鲭娙葜担?/p>

(3)、繼續(xù)將被測(cè)物逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，測(cè)量此時(shí)被測(cè)物的電容值作為滿場(chǎng)電容值；

(4)、將步驟(2)所測(cè)得的空?qǐng)鲭娙葜蹬c步驟(3)所測(cè)得的滿場(chǎng)電容值分別與步驟(1)所測(cè)得的物場(chǎng)電容值做差，并分別對(duì)兩組差值電容進(jìn)行圖像重建，觀察所得差值重建圖像，

其中以不同顏色表示介電系數(shù)的高低：

紅色代表高介電常數(shù)，

藍(lán)色代表低介電常數(shù)，

缺陷位置隨被測(cè)樣件的旋轉(zhuǎn)而改變；

(5)、比較兩幅差值重建圖像中紅藍(lán)兩區(qū)域是否符合相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度關(guān)系，若符合，則確認(rèn)在空?qǐng)鲭娙葜挡钪祱D像中藍(lán)色區(qū)域，即對(duì)應(yīng)滿場(chǎng)電容值差值圖像中的紅色區(qū)域?yàn)槿毕菸恢?；若不符合，則確認(rèn)在空?qǐng)鲭娙葜挡钪祱D像中藍(lán)色區(qū)域?yàn)槿毕菸恢玫幕A(chǔ)上，將空?qǐng)鲭娙葜挡钪祱D像中紅色區(qū)域順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，旋轉(zhuǎn)之后的紅色區(qū)域是被測(cè)物體旋轉(zhuǎn)而造成的缺陷重合部分，該缺陷重合部分與之前已確定的缺陷部分共同組成被測(cè)物場(chǎng)中的缺陷。

上面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做了詳細(xì)說明。但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在所屬技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。