[发明专利]基于电磁层析成像技术的钢丝绳损伤检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于电磁层析成像技术的钢丝绳损伤检测方法，其特征在于：所述基于电磁层析成像技术的钢丝绳损伤检测方法包括步骤：

A：通过主控单元(106)产生激励信号，供给线圈传感器单元(101)中N个线圈(203)中的任意一个线圈(203)，产生交变的激励磁场；

B：依次选通所述线圈传感器单元(101)中N个线圈(203)中的其它N-1个线圈(203)，检测出其感应电势信号，并从中解调出其幅度及相对于所述激励信号的相移；

C：采集感应电势的幅度和相移信号，经过现场可编程门阵列处理，将采集的数据送入数字信号处理器；

D：重复所述步骤A、步骤B和步骤C，直至N个线圈(203)都被用作激励线圈(203)为止，得到一组N×(N-1)×2个测量的数据；

E：使用上述数据，对被检钢丝绳径向截面上的磁导率分布进行图像重建，得到被检钢丝绳(204)径向截面上的损伤分布图像；

F：对重建图像进行处理，得出物场特征参数，定量分析出所述被检钢丝绳(204)的径向截面损伤；

所述步骤B中解调出相对于所述激励信号的相移的原理是：所述线圈(203)中点处采用一个电阻为OPA3682型放大器产生直流偏置，所述线圈(203)的信号通过所述OPA3682型放大器进行放大后，与激励信号一起产生复合信号，所述复合信号经过AD8056型带通滤波器进行带通滤波，滤波后的信号再通过LT1016型比较器进行过零检测，从而得到检测信号与激励信号之间的相移；

步骤E中采用联合迭代重建算法进行图像重建，所述联合迭代重建算法的具体实现步骤为：

E1、对每一个像素预设灰度估计初值 j＝1，2，...，M；

E2、根据已知的各像素灰度估计计算各个投影方程的计算投影值q_i：

i＝1，2，...，N    (1)

式中， 为第k次迭代时第j个像素的灰度估计值，W_ij为投影方程的权重系数矩阵；

E3、计算各实际投影p_i和计算投影值q_i之差Δp_i： 

Δp_i＝p_i-q_i，i＝1，2，...N    (2)

E4、计算各投影方程对各像素的修正量Δf_ij^k，i＝1，2，...N，j＝1，2，...，M，采用投影迭代修正公式：

ω_ij为权重系数中的第i个投影方程的第j个像素的权重，为W_ij矩阵中的第i行第j列元素，ω_il为迭代更新后的第i个投影方程的第l个像素的权重；E5、计算第j个像素的平均修正值 

其中，N_j表示与第j个像素有关的投影的个数，即第j个像素对投影有贡献的投影的个数；

E6、以平均修正量 为本次迭代的修正量对每个像素灰度值进行修正：

j＝1，2，...M    (5)

E7、对所求得的各灰度估计值 进行了收敛程度判断：

其中，ε为设定的误差界，若上式成立则停止迭代，否则重复步骤E2到步骤E7，直至收敛准则满足。

2.根据权利要求1所述基于电磁层析成像技术的钢丝绳损伤检测方法，其特征在于：所述步骤A具体为通过所述主控单元(106)内的数字合成器产生激励信号，通过激励信号及其功率放大单元(102)进行功率放大，经过开关的选通，供给所述线圈传感器单元(101)中N个线圈(203)中的任意一个，产生交变的激励磁场。

3.根据权利要求1所述基于电磁层析成像技术的钢丝绳损伤检测方法，其特征在于：所述步骤B具体为通过模拟开关依次选通分布在被测空间边界的所述线圈传感器单元(101)中N个线圈(203)中的其它N-1个线圈(203)，检测出其感应电势信号，并从中解调出其幅度及相对于所述激励信号的相移。