[发明专利]一种同面阵列电容传感器的敏感场建模方法

权利要求书

1.一种同面阵列电容传感器的敏感场建模方法，其特征在于，包括：

1)、对电容传感器以及被测物体按照传感器的实际尺寸建立三维模型；

2)、根据电磁场理论，以传感器电极阵列的中心为中心建立两个半径不同的球体，将整个三维模型分为四部分，包括测量区域、近场区域、远场区域、以及无穷远；

3)、对被测物体进行单元类型定义，采用三角自由划分对电容传感器进行单元划分，根据单元类型采用映射划分方式对被测物体进行单元划分，完成同面阵列电容传感器以及被测物体敏感场建模。

2.根据权利要求1所述的同面阵列电容传感器的敏感场建模方法，其特征在于，所述将整个三维模型分为四部分具体为：被测物体及电容传感器为检测区域，小半径球体内除去检测区域后的剩余空间为近场区域，大半径球体与较小半径球体的中间区域为远场区域，大半径球体外部区域设定为无穷远。

3.根据权利要求1所述的同面阵列电容传感器的敏感场建模方法，其特征在于，所述采用映射划分方式对被测物体进行单元划分具体包括：

3.1、将被测物在深度方向对敏感场进行单元划分，深度方向上平均分为若干层，每层的厚度均相同；将靠近电容传感器的一层定义为第一层，向上依次排列；

3.2、对每一层的敏感场进行独立求解计算，每层敏感场求解得到一个灵敏度矩阵，得到若干个灵敏度矩阵；

3.3、根据每层的灵敏度矩阵，对被测物体的各层灵敏度进行深度图像重建；

3.4、在深度图像重建基础上，在水平面上对敏感场进行单元划分，将敏感场的长宽分为n等份并采用映射划分方法将每层的敏感场分为n²个单元，求解每个单元的灵敏度矩阵值，对被测物体进行图像重建。

4.根据权利要求3所述的同面阵列电容传感器的敏感场建模方法，其特征在于，所述对被测物体进行单元类型定义包括：

被测物体的单元类型定义为三维四面体静电实体单元SOLID123，传感器以及近场区域的单元类型定义为三维二十节点静电实体单元SOLID122，远场区域的单元类型定义为三维远场单元INFIN111。

5.根据权利要求3所述的同面阵列电容传感器的敏感场建模方法，其特征在于，所述灵敏度矩阵计算公式为：

式中S_i,j(x,y)表示电极对i-j在(x,y)位置处的灵敏度；E_i(x,y)表示对第i号电极施加电压信号时(x,y)位置处的电场强度；E_j(x,y)表示对第j号电极施加电压信号时(x,y)位置处的电场强度；p(x,y)表示所求解的敏感场区域；V_i，V_j表示施加在极板上的电压激励。