[发明专利]一种用于多孔介质绝缘板材渗水的检测系统及其检测方法

说明书

本发明提出一种用于多孔介质绝缘板渗水的检测系统及检测方法，属于电容层析成像技术领域，检测系统包括依次连接的平行电容阵列传感器、电容测量模块和上位机；传感器包括分别位于被测多孔介质绝缘板材外侧、内侧的激励检测电极板和作为公共电极的被测舱体金属外壳，激励检测电极板上设有分别与公共电极形成各电极对的电极阵列；电容测量模块依次采集各电极对的横、纵向两组电容信息；上位机内设电场灵敏度分布计算模块和图像重建数据分析模块。所述检测方法依次通过数据采集、信息处理、图像重建及数据分析，实现多孔介质绝缘板材渗水位置和渗水程度的确定。本发明具有操作方便、检测效率和准确性高、检测深度深、获取信息量大及扩展性强的特点。

技术领域

本发明属于电容层析成像技术领域，特别涉及一种用于多孔介质绝缘板材渗水的检测 系统及其检测方法。

背景技术

随着科学技术的发展，复合材料在船舶与海洋工程领域得到了广泛应用。船舶结构长 期浸泡在恶劣的海洋环境中，由于海水具有强烈的腐蚀性，包裹在船舶舱体外壳(通常由 铁皮制成)外围的复合材料如多孔介质绝缘板材(该板材多用于具有吸声要求的船舶)很 容易被腐蚀造成该复合材料与舱体外壳接触处乃至舱体内部渗水，从而影响船舶结构整体 的承载能力。

统计数据表明，由于海水腐蚀已导致90％的船舶退役。船舶表层的复合材料属于多孔 结构，从船舶金属壳体与船舶表层复合材料间的粘接缝渗入的水会沿着船舶表层复合材料 的孔隙渗入到复合材料中，直接影响船舶表层复合材料的性能和寿命。因此为了确保船舶 安全服役，有必要对船舶表层的复合材料进行渗水检测并进行异常定位。

针对多孔介质绝缘板材的渗水检测，目前没有成熟的专用检测方法，针对船舶复合材 料的缺陷等异常检测方法有：视觉检测法、超声检测法、微波检测法及声发射检测法等， 这些方法用于渗水检测效率低，成本高，信噪比常常不能满足实际需求，而且检测条件要 求比较苛刻，尤其考虑到特殊应用下的非透明复合板材厚度较厚，要求检测精度较高。而 超声波在复合材料中衰减很大，其光波不能穿透不透明的复合材料，X射线和微波对水膜 的对比度较低，测量精度较低。

电容层析成像(ECT)是近年来出现的新型无损检测技术，根据不同介质具有不同介 电常数的物理特性，在工业和工程技术领域得到了广泛应用。在电容层析成像技术中，传 感器是成像性能好坏的关键因素，传感器的合理设计可以用于复合板材内部渗水检测。同 其他渗水测量方法相比，电容传感器具有非接触性、非侵入、设计简单、快速、成本低、稳定度高、分辨率高等一系列优点，这些优点使得电容成像技术克服了常规检测方法的局限，实现对特定深度的渗水检测。

由于船舱舱体的外壳呈现出封闭特性，目前所存针对舱体外壳检测的电容传感器大多 为单平面电容传感器，由于单平面电容传感器是依靠电容边缘效应的原理，检测深度有限， 大多应用在飞机舱体外壳等的检测。目前所用平面电容传感器的电极形状大多为圆形，在 检测精度、抗干扰能力等方面面临着巨大的挑战。针对特殊应用下船舶舱体外壳包裹着厚 厚的多孔介质绝缘板材，目前所存的电容传感器很难满足实际测量需求。

发明内容

本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题，提出一种用于多孔介质绝 缘板材渗水的检测系统及其检测方法。本发明具有操作方便、检测效率和准确性高、检测 深度深、获取信息量大及扩展性强的特点。

本发明采用如下技术方案：

一种用于多孔介质绝缘板材渗水的检测系统，包括依次连接平行电容阵列传感器、电 容测量模块和上位机；其中