[发明专利]一种电容层析成像系统及其成像方法

说明书

本发明公开了一种电容层析成像系统，包括安装在管道外壁上的屏蔽罩，用于屏蔽外部干扰信号；测量电极，螺旋排布在屏蔽罩内，用于采集测量电极之间的电容值；差分电极，排布在测量电极的外侧，用于产生反向激励信号；测量电极与其对应的差分电极之间连接有差分信号检测机构；保护电极，排布在每个测量电极的两侧，每个测量电极对应的保护电极的连线与各个测量电极组成的螺旋线相互垂直；保护电极连接有滤波机构；信号采集机构，用于采集测量电极上的电容值信号以及差分信号检测机构和滤波机构的输出电压值；成像处理机构，根据信号采集机构采集到的信号进行图像合成。本发明能够改进现有技术的不足，提高了成像系统对于外界干扰的抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及电容层析成像技术领域，尤其是一种电容层析成像系统及其成像方法。

背景技术

电容层析成像是一种利用贴于管道外壁的阵列电极之间的测量电容值变化与被测介质介电常数分布之间的关系重建介质介电常数分布图像的成像方法，属于非侵入式测量，在很多行业中得到了广泛的应用。中国发明专利CN104569083B公开了一种差分式电容层析成像传感器，利用差分原理提高测量精确度。但是，这种成像传感器依然采用现有技术中通过设置屏蔽层和保护电极来消除外界干扰的方式，对于外界干扰的消除效果有限，成为了进一步提高电容层析成像精度的瓶颈。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电容层析成像系统及其成像方法，能够解决现有技术的不足，提高了成像系统对于外界干扰的抗干扰能力。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种电容层析成像系统，包括，

安装在管道外壁上的屏蔽罩，用于屏蔽外部干扰信号；

测量电极，螺旋排布在屏蔽罩内，用于采集测量电极之间的电容值；

差分电极，排布在测量电极的外侧，用于产生反向激励信号；

测量电极与其对应的差分电极之间连接有差分信号检测机构；

保护电极，排布在每个测量电极的两侧，每个测量电极对应的保护电极的连线与各个测量电极组成的螺旋线相互垂直；保护电极连接有滤波机构；

信号采集机构，用于采集测量电极上的电容值信号以及差分信号检测机构和滤波机构的输出电压值；

成像处理机构，根据信号采集机构采集到的信号进行图像合成。

作为优选，所述相邻两个测量电极的轴向夹角为5.5°。

作为优选，所述保护电极与对应的测量电极的距离与相邻测量电极的距离之比为3:2。

一种上述的电容层析成像系统的成像方法，包括以下步骤：

A、以流体流动方向的反方向为顺序，依次对测量电极和其对应的差分电极分别施加正向激励信号和反向激励信号，正向激励信号和反向激励信号保持同步；

B、信号采集机构分别采集测量电极上的电容值信号以及差分信号检测机构和滤波机构的输出电压值，并传送至成像处理机构；

C、成像处理机构使用转换函数将电容值信号转化为灰度信号，并将灰度信号进行组合，形成灰度图像；

D、将灰度图像进行傅里叶分解，根据滤波机构输出电压值的变化量对分解后的图像分量进行替换处理；

E、将通过步骤D处理后的图像分量进行傅里叶反变换，重新合成灰度图像，根据差分信号检测机构输出电压值的时域曲线，对灰度图像进行时域上的平移或拼接。