非接触式一体化电容/电阻双模态层析成像测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种非接触式一体化电容/电阻双模态层析成像测量装置及方法，它包括相连接的传感器、数据采集模块和图像重建计算机；传感器由绝缘管道和等间距环绕在绝缘管道外表面的矩形金属电极组成；数据采集模块包括直接数字式频率合成器（DDS）单元、相敏解调（PSD）单元和控制与通讯单元；每个PSD单元都分别与相应矩形金属电极连接，其中任意一个PSD单元与DDS单元相连，并通过排线与其余PSD单元并接，然后再和控制与通讯单元相连。本发明通过传感器的一体化保证测量空间的一致性，数据采集模块的一体化保证测量时间的一致性，而且非接触式测量有效克服了传统接触式测量存在的电极极化、腐蚀问题。

主权项

一种非接触式一体化电容/电阻双模态层析成像测量装置，其特征在于包括相连接的传感器（1）、数据采集模块（7）和图像重建计算机（8）；传感器（1）由绝缘管道（2）和等间距地环绕在绝缘管道（2）外表面的多个矩形金属电极（3）组成，数据采集模块（7）由直接数字式频率合成器单元（5）、多个相敏解调单元（4）和控制与通讯单元（6）组成，多个相敏解调单元（4）与多个矩形金属电极（3）一一对应相连，多个相敏解调单元（4）中的任意一个与直接数字式频率合成器单元（5）连接组成测量模块，并通过排线与多个相敏解调单元（4）中的其余相敏解调单元相连，多个相敏解调单元（4）的输出端口通过排线和控制与通讯单元（6）相连接，控制与通讯单元（6）通过USB接口与图像重建计算机（8）相连；测量模块包括直接数字式频率合成器单元（5）、电极接口、第一电子开关、电流/电压转换电路、第一乘法器U2、第二乘法器U3、第一放大电路、第二放大电路、第一低通滤波电路、第二低通滤波电路、第二电子开关、通用逻辑阵列、控制总线和数据总线；电流/电压转换电路由运放U1和电阻Rf组成，第一放大电路由电阻R1、电阻R2和运放U4组成，第二放大电路由电阻R3、电阻R4和运放U5组成，第一低通滤波电路由电阻R5和电容C1组成，第二低通滤波电路由电阻R6和电容C2组成；直接数字式频率合成器单元（5）用来产生0°正弦信号Vref0的第一端口与第一电子开关的第一端口和第一乘法器U2的第一输入端口连接，直接数字式频率合成器单元（5）用来产生与0°正弦信号Vref0同频的90°正弦信号Vref90的第二端口与第二乘法器U3的第一输入端口连接，第一电子开关的第二端口与电极接口连接，第一电子开关的第三端口与运放U1的反向输入端和电阻Rf的一端连接，运放U1的同相输入端接地，运放U1的输出端与电阻Rf的另一端、第一乘法器U2的第二输入端口、第二乘法器U3的第二输入端口连接，第一乘法器U2的输出端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端分别与运放U4的反向输入端和电阻R2的一端连接，运放U4的同相输入端接地，运放U4的输出端与电阻R2的另一端以及电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端分别与电容C1的一端以及第二电子开关的第一输入端口连接，电容C1的另一端接地，第二乘法器U3的输出端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端分别与运放U5的反向输入端和电阻R4的一端连接，运放U5的同相输入端接地，运放U5的输出端与电阻R4的另一端以及电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端分别与电容C2的一端以及第二电子开关的第二输入端口连接，电容C2的另一端接地，第二电子开关的第三端口与数据总线连接，第一电子开关的控制端口和第二电子开关的控制端口分别与通用逻辑阵列的输出端口连接，通用逻辑阵列的输入端口与控制总线连接，控制总线上的控制信号利用通用逻辑阵列控制第一电子开关和第二电子开关的开关状态。