[发明专利]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

1.一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（EIT）传感器（11）的有限元分析模型；步骤二，根据Geselowitz和Lehr提出的灵敏度理论，结合EIT传感器（11）的有限元分析模型，计算所述EIT传感器（11）在相邻、相对或对角线等任意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）选通电极（12）为测量端子一、测量端子二、接地、浮空四个状态之一，在传感器只含均匀导电介质和被测对象（13）进入传感器中这两种情形下，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；步骤四，一对电极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或者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记为z_AC，z_AD，z_BC或者z_BD；根据本发明提供的的阻抗测量数据转换公式将所测得的二端子阻抗值矩阵可转换成相邻、相对或对角线等不同激励模式下的四端子阻抗值矩阵；在传感器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）进入传感器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EIT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、位置等信息。