[发明专利]一种接地网状态电极聚焦式电阻抗成像系统及方法

说明书

一种接地网状态电极聚焦式电阻抗成像系统及方法，其聚焦式电极阵列均匀分布在三维接地网周围，利用同相电流相斥的原理，使得聚焦式电极阵列的上、下聚焦电极输入的恒定电流信号对主电极输入的同相恒定电流信号产生排斥和挤压，使主电极的电流聚焦到接地网场域检测的断面上，实现三维接地网问题二维化处理，并运用牛顿‑拉夫逊电极聚焦式接地网场域电阻率分布重建算法对逆问题进行求解，得到接地网场域的电阻率分布，从而从图像上反映接地网的腐蚀状态，实现腐蚀状态的诊断，将原有的三维接地网状态电阻抗成像问题转化为研究较为成熟、深入的二维接地网状态电阻抗成像问题，检测效率较高，更接近于实际工程检测应用的需要。

技术领域

本发明涉及一种电极聚焦式的接地网电阻抗成像系统。特别涉及一种通过聚焦式电极阵列检测三维接地网状态的二维简化电阻抗成像系统及方法。

背景技术

电阻抗成像即重建电流场，通过成像所得到的电阻率分布来获取其反映的信息。接地网电阻抗成像技术的理论依据在于将接地网所在的土壤层等效为医学电阻抗成像中的生物组织断层，在接地网支路发生腐蚀时，腐蚀部分的等效电阻率将变大，通过电阻抗成像得到整个接地网场域的电阻率分布图像，以实现对接地网的腐蚀缺陷进行定位。

现有的技术虽然解决了部分接地网电阻抗成像问题，但是并不能完全解决单电极激励系统电流在接地网场域三维发散问题，目前关于接地网检测成像方法及系统，杨帆于2016年9月26日申请并授权的《一种基于内源式EIT的接地网腐蚀诊断方法》(专利号：201610848280.0)提出了一种基于内源式EIT(Electrical Impedance Tomography，EIT)的诊断技术，将电阻抗成像测量原理中的电流注入方式、循环测量方式用于接地网腐蚀诊断，该方法为接地网的故障诊断提供了一个全新的思路，即通过直接成像直观的进行判断。但该方法假定接地网电阻抗成像问题是一个二维问题，在研究中认为注入接地网的电流在二维平面内流动，但实际上注入电流在接地网场域内部会发生电流三维发散现象，忽略了测量场是三维场的实质,从而为接地网场域图像重建带来一定的系统误差。李士强于2016年1月12日申请并授权的《一种聚焦式的电阻抗断层成像信号检测系统》(专利号：201610016287.6)，提出一种聚焦式的电阻抗断层成像信号检测系统，采用聚焦电极系的结构实现注入电流在检测断面的聚焦，一定程度上可以抑制注入电流的三维发散，但此系统聚焦电极系的设计较为复杂，线路较多，控制不方便，不适用于接地网电阻抗成像检测。

发明内容

本发明的目的是克服现有的接地网状态电阻抗成像单电极激励系统电流在接地网场域内部三维发散现象的缺点，提出一种接地网状态电极聚焦式电阻抗成像系统。

本发明接地网状态电极聚焦式电阻抗成像系统主要包括：聚焦式电极阵列、主电极激励电流源模块、聚焦电极激励电流源模块、主电极通道控制模块、聚焦电极通道控制模块、电压测量通道控制模块、电压测量模块、控制模块和接地网状态电极聚焦式电阻抗成像算法模块；所述的聚焦式电极阵列均匀分布在三维接地网周围，主电极与主电极通道控制模块连接，主电极通道控制模块与主电极激励电流源连接；聚焦电极与聚焦电极通道控制模块连接，聚焦电极通道控制模块与聚焦电极激励电流源连接；主电极同时与电压测量通道控制模块连接，电压测量通道控制模块与电压测量模块连接；控制模块分别与主电极激励电流源模块、聚焦电极激励电流源模块、主电极通道控制模块、聚焦电极通道控制模块、电压测量通道控制模块、电压测量模块连接，接地网状态电极聚焦式电阻抗成像算法模块的输入端与电压测量模块的输出端连接。