[发明专利]一种电容层析成像系统及其成像方法

摘要

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。

主权项

1.一种电容层析成像系统，其特征在于：包括，/n安装在管道(6)外壁上的屏蔽罩(1)，用于屏蔽外部干扰信号；/n测量电极(2)，螺旋排布在屏蔽罩(1)内，用于采集测量电极(2)之间的电容值；/n差分电极(3)，排布在测量电极(2)的外侧，用于产生反向激励信号；/n测量电极(2)与其对应的差分电极(3)之间连接有差分信号检测机构(4)；/n保护电极(5)，排布在每个测量电极(2)的两侧，每个测量电极(2)对应的保护电极(5)的连线与各个测量电极(2)组成的螺旋线相互垂直；保护电极(5)连接有滤波机构(7)；/n信号采集机构(8)，用于采集测量电极(2)上的电容值信号以及差分信号检测机构(4)和滤波机构(7)的输出电压值；/n成像处理机构(9)，根据信号采集机构(8)采集到的信号进行图像合成；/n所述的电容层析成像系统的成像方法，包括以下步骤：/nA、以流体流动方向的反方向为顺序，依次对测量电极(2)和其对应的差分电极(3)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；/nB、信号采集机构(8)分别采集测量电极(2)上的电容值信号以及差分信号检测机构(4)和滤波机构(7)的输出电压值，并传送至成像处理机构(9)；/nC、成像处理机构(9)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；/nD、将灰度图像进行傅里叶分解，根据滤波机构(7)输出电压值的变化量对分解后的图像分量进行替换处理；/nE、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(4)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；/n步骤C中，转换函数为，/n /n /n其中，G为图像灰度、c为电容值、c₁ 为电容值区间最小值、c₂为电容值区间最大值，即当电容值位于c₁和c₂之间时，使用作为转换目标；/n步骤D中，将与滤波机构(7)输出信号相同频率的图像分量进行删除，然后使用其倍频频率的图像分量对其进行替代；/n步骤E中，对比差分信号检测机构(4)输出信号和重新合成灰度图像在时域上的变化率，通过平移或拼接对重新合成灰度图像进行处理，使其在时域上的变化率与差分信号检测机构(4)输出信号在时域上的变化率保持同步。/n