一种基于二端子阻抗测量模式的四端子电阻抗层析成像方法

摘要

本发明公开了一种基于二端子阻抗测量模式的四端子电阻抗层析成像方法,属于电学无损检测技术领域。所述方法包括如下步骤：建立电阻抗层析成像传感器的有限元模型，计算相邻激励、相对激励或者对角线激励模式下的四端子灵敏度矩阵；继电器双T型多通道切换模块选通传感器的电极，进行二端子阻抗测量；将二端子阻抗值转换成相应激励模式下的四端子阻抗值；求解敏感场内电导率差异分布，并进行图像重建。本发明适用于非侵入式电阻抗层析成像技术，尤其适用于四端子阻抗测量方式不满足应用需求或者不具备四端子阻抗测量仪器的情形。本发明可有效提高所重建图像的对比度和分辨率，加快成像速度。

主权项

一种基于二端子阻抗测量模式的四端子电阻抗层析成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，建立电阻抗层析成像传感器(11)的有限元分析模型；步骤二，在电阻抗层析成像传感器(11)的有限元分析模型中，根据Geselowitz和Lehr提出的灵敏度理论计算所述电阻抗层析成像传感器(11)在相邻或相对激励模式下的四端子灵敏度矩阵S；步骤三，利用继电器双T型多通道切换模块(14)选通电阻抗层析成像传感器(11)中的任一电极(12)为测量端子一、测量端子二、接地、浮空四个状态之一，在电阻抗层析成像传感器(11)只含均匀导电介质的情形下和被测对象(13)进入该传感器(11)的均匀导电介质中的情形下，分别通过二端子阻抗测量模块(15)进行二端子阻抗测量，测量频率为10kHz，并通过GPIB‑USB接口将数据实时上传至PC机(16)中；步骤四，电极A、B、C和D是电阻抗层析成像传感器(11)在四端子阻抗测量模式中的四个电极，一对电极A‑B被电流激励，测得另一对电极C‑D的感应电压，计算所得的四端子阻抗值记为Z_CD←AB；四对电极A‑C，A‑D，B‑C和B‑D分别被施加电流激励，并测得该对电极之间的感应电压，计算所得的二端子阻抗值分别记为z_AC，z_AD，z_BC和z_BD；当激励电极A和B处于相邻或相对的位置时，由阻抗测量数据转换公式将所测得的二端子阻抗值矩阵转换成相邻或相对激励模式下的四端子阻抗值矩阵；在电阻抗层析成像传感器(11)只含均匀导电介质的情形下的四端子阻抗值矩阵记为Z₀，被测对象(13)进入该传感器(11)的均匀导电介质中的情形下的四端子阻抗值矩阵记为Z，根据ΔZ＝Z‑Z₀计算出ΔZ；步骤五，利用逆问题求解方法求解ΔZ＝SΔσ，得到敏感场内电导率差异分布Δσ；步骤六，结合电阻抗层析成像传感器(11)的有限元分析模型，利用所得的电导率差异分布进行图像重建，在PC机(16)中显示被测对象(13)的形状、位置信息。