同面阵列电极检测系统敏感场建立与成像数据冗余性研究

发布时间：2020-10-11 00:35

　　 同面阵列电极传感检测技术在电容层析成像(ECT)技术的基础上引申发展而来,是一种新兴的无损检测技术。同面阵列电极检测技术具有ECT技术的优点,同时也存在不足。同面阵列电极传感器利用电容的边缘效应实现检测,由于边缘电场非常微弱,使电容数据易受噪声影响,导致图像重建过程的稳定性差。同时,同面阵列电极检测系统的图像重建质量与敏感场矩阵的好坏密切相关。为此,本文针对3×4同面阵列电极传感器,对其电容数据和敏感场展开了研究。(1)首先,总结分析了ECT技术的理论基础,针对同面阵列电极传感器,利用奇异值分解(SVD)研究了传感器的敏感场矩阵,最终得到了最优形式下的敏感场矩阵,提高了图像重建质量。(2)其次,针对同面阵列电极传感器电容数据易受环境噪声影响,导致图像重建过程稳定性较差的问题。提出针对同面阵列电极传感器电容采集数据的冗余性分析方法,该方法根据不同电极对电容数据对图像重建的贡献率和其抗干扰能力进行分析。经冗余性分析剔除无效电容数据后,利用剩余数据进行图像重建,重建过程稳定性得到明显提升,但重建图像质量没有降低。(3)最后,针对航空用复合材料具有各向异性、多孔性、低导热性、低导电性和强吸声性等特点,搭建出同面阵列电极成像检测系统平台,并对其可行性进行了实验验证。结果表明,该系统检测航空用复合材料粘接层中缺陷是可行的,可检测的最小缺陷直径为1mm。针对实际缺陷检测过程进行了实验,经过冗余性分析和敏感场优化后该系统最厚可穿透25mm厚的复合材料对其粘接层实现缺陷检测工作。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP212;V250.2
【部分图文】：

为此，开发了可用于表征各电极对敏感场响.8mm 到 1.6mm 之间的电极进行研究，最终改善了病态问Wen Y 等[41]采用同面阵列电极电容成像技术，对航空复进行研究。对粒子群算法进行了改进和优化，优化后的。列电极电容成像技术面临的挑战电极电容传感器是一种新兴的无损检测技术，其主要方法类似。但也存在不同，不同之处为：(1)同面阵列电单元也就是传感器，采用了同面阵列式的设计方式，以)传统的 ECT 传感器利用电容的对射及边缘效应进行检测器完全利用电容的边缘效应进行检测，导致同面阵列电”变得更加严重。传统 ECT 及同面阵列 ECT 的检测原

第 1 章 绪 论.4.4 红外热成像检测法红外热成像检测技术是通过红外传感器接收被测物体所发出的红外辐射，再号处理系统转换成被测物体的热分布可视图像[66-69]。红外线是电磁波的一种，其波长范围在 0.76μm到 1000μm之间。红外热成像法主要依据热辐射理论，当物质的温度在绝对零度(-273℃)以上时就会向外辐射波，由于不同物质的热传导能力不同，缺陷会使物体表面温度分布不均，温度不同的梯度变化，进而向外辐射的电磁波强度也会不同，最后分析被测物表面的区别，便可判断出缺陷的分布情况。红外热成像仪是一种利用实时扫描热成像技术对被测物体进行温度分析的红像仪。其系统由红外望远镜、光学扫描仪、红外探测器、制冷器组件、信号放、处理电路、显示器等组成，图 1-2 为红外检测系统的基本组成示意图：

第 2 章 同面阵列电极成像检测机理第 2 章 同面阵列电极成像检测机理阵列电容检测原理阵列电极电容传感器的检测原理如图 2-1 所示，传感器包含多个其中一块极板上施加 5V 正弦交流激励电压，就会在极板之间产区域称为敏感区域。当敏感区域内部物质出现任何微小变化时在气泡，气泡就会对电场分布产生影响，利用同面阵列电极电电容变化量，从而实现缺陷检测工作[70,71]。
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本文编号：2835776