目标同面阵列电容传感器的信号质量评估方法及系统与流程

本发明涉及同面阵列电容探测，尤其涉及一种目标同面阵列电容传感器的信号质量评估方法及系统。

背景技术：

1、同面阵列电容传感器是一种新型的以介电特性为探测原理的电容传感器，其具有成本低、反应灵敏、非侵入、无损且可实现单面检测被测目标等优势。同面阵列电容传感器已在复合材料损伤识别、含水量检测以及混凝土缺陷探测等无损检测领域展现出广阔的研究价值和应用前景。

2、同面阵列电容传感器的输出信号质量是决定其探测精度的关键因素，因此对目标同面阵列电容传感器的输出信号的质量进行评估对同面阵列电容探测技术具有重要意义。但是，目前缺乏对同面阵列电容传感器的输出信号进行有效评估的方法。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种同面阵列电容传感器的信号质量评估方法及系统，用以解决现有技术中同面阵列电容传感器的输出信号质量无法有效评估的问题。

2、一方面，本发明实施例提供了一种同面阵列电容传感器的信号质量评估方法，所述方法包括如下步骤：

3、根据电容测量仪器的最小可检测值和目标同面阵列电容传感器的阵列输出信号确定所述目标同面阵列电容传感器中的有效电极对的数量和无效电极对的数量；

4、根据所述有效电极对的数量和无效电极对的数量计算所述目标同面阵列电容传感器的电极利用率；

5、根据所述电极利用率评估所述目标同面阵列电容传感器的阵列输出信号的质量。

6、基于上述方法的进一步改进，所述根据电容测量仪器的最小可检测值和目标同面阵列电容传感器的阵列输出信号确定所述目标同面阵列电容传感器中的有效电极对的数量和无效电极对的数量，包括如下步骤：

7、通过电容测量仪器测量目标同面阵列电容传感器的阵列输出信号，并计算阵列输出信号的动态范围；

8、根据所述电容测量仪器的最小可检测值和所述目标同面阵列电容传感器的阵列输出信号的动态范围确定所述目标同面阵列电容传感器的有效电极对的数量和无效电极对的数量。

9、基于上述方法的进一步改进，通过电容测量仪器测量目标同面阵列电容传感器的阵列输出信号，并计算阵列输出信号的动态范围，包括：

10、通过电容测量仪器测量目标同面阵列电容传感器的各电极对的空场数据和满场数据；

11、根据公式(1)计算所述目标同面阵列电容传感器的阵列输出信号的动态范围，

12、

13、式中，为目标同面阵列电容传感器的第i电极与第j电极组成的第n电极对的输出信号的动态范围；和分别为第n电极对的满场数据和空场数据；i＝1,2…n，j＝1,2…n，n＝1,2…n(n-1)/2，n为目标同面阵列电容传感器的电极总数量，n≥3。

14、基于上述方法的进一步改进，所述根据所述电容测量仪器的最小可检测值和所述目标同面阵列电容传感器的阵列输出信号的动态范围确定所述目标同面阵列电容传感器的有效电极对的数量和无效电极对的数量，包括：

15、若则第n电极对为有效电极对；

16、若则第n电极对为无效电极对；

17、其中，λ为最小可检测值，k为松弛因子，k≥0。

18、基于上述方法的进一步改进，所述根据所述有效电极对的数量和无效电极对的数量计算所述目标同面阵列电容传感器的电极利用率，包括：

19、根据公式(2)计算所述目标同面阵列电容传感器的电极利用率，

20、

21、式中，eur为电极利用率，nfep为有效电极对的数量，nnep为无效电极对的数量。

22、基于上述方法的进一步改进，所述根据所述电极利用率评估所述目标同面阵列电容传感器的输出信号的质量，包括：

23、若电极利用率大于或等于预设阈值，则所述目标同面阵列电容传感器的阵列输出信号为有效信号；

24、若电极利用率小于预设阈值，则所述目标同面阵列电容传感器的阵列输出信号为无效信号。

25、另一方面，本发明实施例提供了一种目标同面阵列电容传感器的信号质量评估系统，所述系统包括：

26、电容测量仪器，用于测量目标同面阵列电容传感器的阵列输出信号；

27、处理模块，用于根据电容测量仪器的最小可检测值和目标同面阵列电容传感器的阵列输出信号确定所述目标同面阵列电容传感器中的有效电极对的数量和无效电极对的数量；

28、计算模块，用于根据有效电极对的数量和无效电极对的数量计算目标同面阵列电容传感器的电极利用率；以及

29、评估模块，用于根据所述电极利用率评估所述目标同面阵列电容传感器的阵列输出信号的质量。

30、基于上述系统的进一步改进，所述处理模块根据电容测量仪器的最小可检测值和目标同面阵列电容传感器的阵列输出信号确定所述目标同面阵列电容传感器中的有效电极对的数量和无效电极对的数量，包括：

31、通过电容测量仪器测量目标同面阵列电容传感器的阵列输出信号，并计算阵列输出信号的动态范围；

32、根据所述电容测量仪器的最小可检测值和所述目标同面阵列电容传感器的阵列输出信号的动态范围确定所述目标同面阵列电容传感器的有效电极对的数量和无效电极对的数量。

33、基于上述系统的进一步改进，所述通过电容测量仪器测量目标同面阵列电容传感器的阵列输出信号，并计算阵列输出信号的动态范围，包括：

34、通过电容测量仪器测量目标同面阵列电容传感器的各电极对的空场数据和满场数据；

35、所述处理模块根据公式(1)计算所述目标同面阵列电容传感器的阵列输出信号的动态范围，

36、

37、式中，为目标同面阵列电容传感器的第i电极与第j电极组成的第n电极对的输出信号的动态范围；和分别为第n电极对的满场数据和空场数据；i＝1,2…n，j＝1,2…n，n＝1,2…n(n-1)/2，n为目标同面阵列电容传感器的电极总数量，n≥3。

38、基于上述系统的进一步改进，所述处理模块根据所述电容测量仪器的最小可检测值和所述目标同面阵列电容传感器的阵列输出信号的动态范围确定目标同面阵列电容传感器的有效电极对的数量和无效电极对的数量，包括：

39、若则所述处理模块判定第n电极对为有效电极对；

40、若则所述处理模块判定第n电极对为无效电极对；

41、其中，λ为最小可检测值，k为松弛因子，k≥0。

42、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

43、1、本发明中，提出将根据有效电极对的数量和无效电极对的数量计算获得的电极利用率作为评估同面阵列电容传感器的阵列输出信号的质量评价指标，其中，有效电极对的输出信号提供的信息对探测结果是有益的，而无效电极对的输出信号包含较大的噪声，会导致探测结果出现偏差，因此通过电极利用率能够有效评估同面阵列电容传感器的阵列输出信号质量。

44、2、本发明中，通过电容测量仪器测量同面阵列电容传感器的阵列输出信号并计算阵列输出信号的动态范围，能够屏蔽电容测量仪器的寄生电容的影响，从而获取更准确地有效电极对和无效电极对的数量。

45、3、本发明中，综合考量目标同面阵列电容传感器的有效电极对和无效电极对的数量之间的差异计算电极利用率，从而使计算得到的电极利用率能够更加直观且有效地评估目标同面阵列电容传感器的阵列输出信号的质量。

46、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。