[发明专利]一种平面阵列电容成像方法及系统

说明书

本发明公开了一种平面阵列电容成像方法及系统，涉及图像重建技术领域。本发明中，平面电容成像系统包括电容传感器、数据测量及采集模块、计算机；电容传感器将被测物的物场介质的分布转化为电容值；数据测量及采集模块用于测量和采集任意两个电极片间的电容值，并将测得电容数据传输至计算机；计算机通过模糊C均值聚类算法对电容数据进行数据优化，将优化后的电容值作为图像重建值，并结合非迭代图像处理算法或迭代图像处理算法进行缺陷图像的重建，得到重建图像。与传统成像方法相比较，本发明能解决电容数据受电极片位置影响及检测环境的噪声干扰的问题，得到更加稳定、高质量的被测场图像。

技术领域

本发明涉及图像重建技术领域，特别是涉及一种平面阵列电容成像方法及系统。

背景技术

先进的隔热材料具有刚度大、强度高、耐高温、质量轻的显著优点，在现代航空飞行器设计与制造领域已得到了广泛应用。目前通常采用粘合胶将隔热材料粘合到航天飞行器的基板上，以减缓飞行器外壳与大气摩擦所产生的大量热量对飞行器的损伤，并达到隔热的效果。然而隔热材料在制造和使用过程中会不可避免的产生各种缺陷及损伤，外加飞行器特殊的运行环境和极高的飞行速度，如果隔热材料的粘合质量不高，会出现胶层中有缺陷或者虚粘等不利情况，很容易造成飞行器在飞行过程中隔热材料脱落，造成不可估计的损失。随着隔热材料粘接技术的迅猛发展，新材料、新结构、新工艺的不断出现，对胶接胶层粘接质量的无损检测要求也就越来越高，常规的检测技术已经难以满足隔热材料的检测要求，因此迫切需要发展一种新的无损检测技术以满足新型航天器隔热材料粘接缺陷的检测要求。

电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography，ECT)是一种非接触性、响应快速、测量精度高的新型无损检测技术，现已广泛应用于工业管道/多相流监测等领域，被视为最具前景的多相流检测技术。然而在某些特殊检测条件下，被测物场几何空间受限，只能对被测物进行单面检测，因此一种由ECT发展而来的平面阵列电容成像技术应运而生。

平面阵列电容成像主要利用电场的边缘效应，即当材料内部属性发生变化时，如缺陷的存在，会改变电场线的分布，因此阵列电极片的电容数据变化可以用来反映缺陷，然后通过算法进行电容数据的图像重建。平面阵列电容成像技术可应用于各种特性的目标材料，与传统ECT技术相比应用范围更大，更适用于航天器隔热材料粘接缺陷的检测。

平面阵列电容成像技术已引起了国内外学者的广泛关注及研究，主要包括传感器模型的优化设计、激励模式、灵敏场建模、成像研究等。然而现有技术在获取阵列电容数据的过程中，平面阵列电极片相对于传统圆周式电极片分布结构，较大程度上缺失了被测物场的空间信息，更容易产生受电极片位置影响及检测环境的噪声干扰等问题，因此加大了图像重建的难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种平面阵列电容成像方法及系统，解决了电容数据受电极片位置影响及检测环境的噪声干扰的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种平面阵列电容成像方法，应用于一种平面阵列电容成像装置，所述平面阵列电容成像装置包括：电容传感器、数据测量及采集模块和计算机。

所述电容传感器包括多个电极片，被测物位于所述电极片中间，所述电极片与所述数据测量及采集模块连接，所述数据测量及采集模块与所述计算机连接。

所述电容传感器用于将被测物的物场介质的分布转化为电容值。

所述数据测量及采集模块用于测量和采集所述电容值，并将所述电容值传输至所述计算机。

所述计算机用于采用图像重建算法对所述电容值进行处理，得到重建图像。

所述平面阵列电容成像方法包括：

获得所述数据测量及采集模块采集的初始电容值。