(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210884119.4 (22)申请日 2022.07.26 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙坪坝正 街 174号 (72)发明人 张占龙　宋阳　刘振友　董子健　 代友权　 (74)专利代理 机构 北京同恒源知识产权代理有 限公司 1 1275 专利代理师 廖曦 (51)Int.Cl. G01N 27/04(2006.01) G01N 27/22(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种ERT- ECT双模态复合电极 设计方法 (57)摘要 本发明涉及一种ERT ‑ECT双模态复合电极设 计方法， 属于电学层析成像领域。 该方法明确 ERT‑ECT双模态复合成像系统， 建立ERT与ECT数 学模型。 根据电容与电阻各自测量电极特点， 将 圆形电阻测量电极放置于环形电容测量电极内 部， 两者间采用绝缘环进行隔离， 在保证电阻测 量结果准确的情况下， 减小电阻测量电极面积增 大电容测量电极面积， 提高被测场域边缘面积利 用率， 同时电极采用一体化的设计方式易于测量 系统硬件的拆卸与安装。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115201272 A 2022.10.18 CN 115201272 A 1.一种ERT ‑ECT双模态复合电极 设计方法， 其特 征在于： 该 方法包括以下步骤： S1： 建立ERT ‑ECT双模态复合成像系统； S2： ERT数 学模型的建立； ERT系统激励源采用低频信号， 满足似稳场条件， 根据恒定电场理论与麦克斯韦方式， 对于被测场域内任意 一点具有以下 条件： J＝γ·E    (1) 上式中， J为电流密度， γ为电导 率， E为电场强度； 根据场内电势分布 与电场强度E间的关系 得到如下关系： 对于均匀、 线性且各向同性 的介质， 式(3)中电导率γ为常数， 得到条件 将式 (4)简化为拉普拉斯方程： S3： ECT数学模型的建立； 采用静电场理论进行分析， 对于被测场域内任意 一点具有以下 条件： 其中， D为电通 量密度， ρ 为电荷 密度， 除此之外对于各向同性的媒质中具有如下 条件： D＝ εE    (7) 上式中E为电场强度， ε为介电常数 将式(7)与式(8)整理得： ECT系统激励源采用低频信号， 且场域内没有孤立电荷存在， 满足似稳场条件得到以下 条件： 根据场内电势分布 与电场强度E间的关系 得到如下关系： 对于均匀、 线性且各向同性 的介质， 式(10)中电导率ε为常数， 得到条件 上式 (11)简化为拉普拉斯方程： S4： ERT‑ECT双模态复合电极结构； ERT‑ECT双模态复合电极主体包括ERT电极(7)、 ECT电极(8)、 绝缘环(9)、 屏蔽层(10)以 及电极引线； 圆形ERT电极(7)布置于环形ECT电极(8)内部， 两者间采用绝缘环(9)隔离， 一 个复合电极(1 1)由一组ERT电极(7)、 E CT电极(8)以及绝 缘环(9)构成；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115201272 A 2电容测量如式(13)， 其中S为电极板相对有效面积， 与电极排布方式有关， 且当电极排 布方式一定时， 电容测量电极面积S0越大， 一对电极的相对有效面积S越大； ECT测量时， 电流计算公式如式(14)所示： 取倒数， 整理得式(15)： ECT系统测量值 与电容极面积S0呈正相关， 在保证ERT系统有效测量基础上， 增大ECT 电容极板面积， 提高电容测量灵敏度； S5： ERT‑ECT双模态复合电极排布方式； ERT‑ECT双模态复合电极阵列中复合电极(11)数量为8至32个， 电极组外侧设置有屏蔽 层(10)， 八电极阵列中， 对于圆柱形被测物场(12)， 复合电极(11)阵列放置于待测场域表面 均匀分布， 每组相邻复合电极(1 1)相对于圆心角度相同均为 45度。 2.根据权利要求1所述的一种ERT ‑ECT双模态复合电极设计方法， 其特征在于： 所述 ERT‑ECT双模态复合 成像系统由信号发生模块(1)产生指 定的检测信号， 检测信号经由激励 信号分配模块(2)放大后依次注入激励传感器中， 通过数据采集模块(3)收集检测传感器对 应的电阻电容值， 将 检测信号通过数据解调模块(4)后经计算机控制接口(5)送入图像重 建 模块(6)， 图像重 建模块(6)使用对应的图像重构算法重得到物场空间中电导率及介电常数 分布图像。 3.根据权利要求1所述的一种ERT ‑ECT双模态复合电极设计方法， 其特征在于： 所述ERT 电极(7)与E CT电极(8)材质为黄铜、 不锈钢或钛 合金， 绝缘环(9)材质为橡胶。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115201272 A 3