谈电阻层析成像系统硬件系统设计-系统设计论文-设计论文
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摘要：针对传统电阻层析成像系统中的激励模式以及电极的布置
方式，介绍了相关研究，同时改进设计了一种新的ERT系统装置，采用了新的电极设置方式，有效减弱了同等条件下电极本身对测试结果的影响；同时基于该装置，对电极的受力情况在ERT系统中对检测结果的影响进行了初步研究。 引言
关键词：电阻层析成像；电极布置方式；电极受力；硬件系统
电层析成像技术（ElectricalTomography，简称ET）形成于上世纪
80年代，在其发展过程中，形成了一种基于电阻分布原理的分支--电阻层析成像技术（ElectricalResistanceTomography，简称ERT），根据不同被测对象的电导率分布，可以推知被测对象的介质分布情况。该技术在发展初期主要用途是检测监控工业上多相流的状态，在之后的发展中逐步开始用于工程结构或工业产品的内部检测。由于近年来复合材料技术的快速发展和广泛使用，ERT技术在复合材料损伤缺陷检测上的应用成为新的研究方向之一。特别是在民用航空领域，随着我国航空业的快速发展，对于飞机的日常维护保养和定检等工作也要求更加快速、简单、可靠，而ERT技术作为一种简便、高效、非侵入式的检测方式，其在航空材料上的应用值得研究。该文中笔者主要针对ERT技术中电极相关的研究进行了部分总结，同时为了对电极的布置方式进行某些改进以及研究电极的受力情况对测试结果的影响，设计了一种新的ERT系统硬件结构，以便于后期进行更加深入和全面的研究。
1ERT技术及其电极激励模式介绍
电阻层析成像（ERT）系统主要包括控制部分、数据采集处理部分
以及图像重建部分等，系统主要部分构成如图1所示。控制部分用来控制激励电极和测量电极的选择与通断；数据采集处理部分会采集测量电极对的电信号并进行初步处理，并将获取到的数据发送至控制计算机；图像重建部分则利用获得的数据，通过合适的图像重建算法进行处理，就可得到被测对象中的电导率分布图像，根据该图像的分布情况即可进一步分析出被测对象的状态。在激励模式上，不同的侧重点有不同的分类方法。从激励源的角度来说，目前常用的是电流激励-电压测量模式，除此之外还有电压激励方式，但该方式受到电极与被测对象之间的接触阻抗影响较大。而在激励电极位置的方面来说，主要分为相邻激励-测量方式、对角激励-测量方式、相对激励-测量方式三种，这几种方式的主要区别在于激励电极对和测量电极对的选取上存在差别。典型的相邻激励-测量方式是以任意相邻两电极作为激励电极对，在该激励电极对上施加激励信号，依次测量除激励电极对之外的其他相邻电极对上的电压；然后，选取下一相邻电极对输入激励信号，重复此过程直至所有相邻电极对被激励并获取所有的测量数据，这样才是一个完整的测量过程。对于对角激励-测量方式而言，则是确定参考电流和参考电压电极，然后以间隔方式依次注入激励电流，并测量非激励电极和电压参考电极的电压值，该种方式能获得更多的 测量数据，且成像质量更高，但是测量方式相对复杂、硬件投入较大、降低了图像重建的速度，故而实际应用并不广泛。相对激励-测量方式是将激励信号施加于相对位置的两个电极上，并选取与激
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