一种高温嵌入式电阻抗成像系统及其使用方法

1.本发明属于复合材料无损检测技术领域，特别涉及一种针对复合材料部件的耐高温、高精度、适配航空航天飞行器的高温嵌入式电阻抗成像系统及其使用方法。


背景技术：

2.碳纤维、碳化硅纤维增强复合材料因其比强度比模量高、可设计性强等特点，在车辆、船舶和航空航天领域得到了越来越广泛的应用。但是纤维增强复合材料存在失效模式复杂、寿命预测不准等问题，在实际应用中必须对复合材料部件进行定期检测确保其安全。
3.电阻抗成像技术（electrical impedance tomography，简称eit）是近年来一种新兴的断层成像技术，因其无创无辐射，成本低廉，可连续成像的特点，受到了广泛关注。该技术最早应用于生物医学领域，对人体的健康状况进行监测诊断。后来，有研究发现碳纤维、碳化硅纤维增强复合材料自身具有较好的导电性，并且其损伤与电阻存在对应关系。因此利用eit技术对这类复合材料部件进行实时无损的多维电阻率分布监测，就可通过电阻率数据进一步得到结构健康情况，避免定期检测对设备运行的干扰。
4.现有eit成像系统的应用对象多为人体，因此作为一种医疗设备使用，设备体积和重量往往较大，工作环境也较为稳定。另外，为保证人体健康安全，设备激励电流也很小。刘近贞等提出了一种便携式电阻抗成像硬件系统，在体积上有大幅缩小，支持无线传输数据，采用交流激励。但该发明装置的激励电流大小未针对复合材料特点进行考虑，电压采样部分的设计与控制也未针对复合材料的电压响应大小进行考虑。工作环境为日常室温环境，未对高温环境例如航空发动机外附件区域进行针对性设计，也未对设备连接高温部件所需的高温电极进行设计（[1]刘近贞,李小彬,熊慧. 一种便携式电阻抗成像硬件采集系统[p]. cn113729679a,2021-12-03.）。如果将eit技术应用到航空航天器的结构健康监测上，设备的体积和重量必须尽可能减小，并且需要充分考虑实际应用环境和可靠性的需求。航空航天器复合材料结构的应用环境往往十分恶劣，例如，陶瓷基复合材料作为航空发动机热端部件的关键材料，其工作温度通常在1000℃以上，对eit成像系统的高温电极布置提出了特殊要求，同时设备如作为一种发动机附件布置在发动机外机匣处，还有环境温度变化范围大、振动强等特点。目前应用于生物医学领域的电阻抗设备如上文中描述，均无法满足应用到实际载具并针对复合材料进行健康监测的需求。
[0005]
因此，亟需一种针对复合材料，并且测量速度快、测量精度高、耐高温、体积小、质量轻并且能实时成像的电阻抗成像系统。


技术实现要素：

[0006]
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种可以解决航空航天领域复合材料电阻抗成像需求，耐高温、体积小、质量轻的高温嵌入式电阻抗成像系统及其使用方法。本发明的装置采用嵌入式芯片作为核心控制芯片，控制通信、差分电压采集、通道切换和直流恒流输出等功能。设备具有多个测量通道，可采集更大量的电阻抗
数据。在嵌入式系统中集成全部控制代码，运行在pc机或其他控制器中的上位机仅需发送简单的命令即可实现多种采集功能并获得结果，满足当前航空领域分布式控制的趋势。采用直流电流激励，激励范围明显扩大，可自动适应复合材料多样的电阻值范围。测量通道可外接难熔金属丝制作的高温电极与高温复合材料部件连接，并增加散热模块保护设备稳定运行。
[0007]
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高温嵌入式电阻抗成像系统，包括嵌入式控制器、电流激励模块、通道切换模块、电压信号采集模块、通信模块、高温电极阵列、电源和上位机系统，其中，嵌入式控制器通过通信模块与上位机系统信号连接，上位机系统用于向嵌入式控制器发送控制信号和读取嵌入式控制器回传的电压数据，并进行电阻抗成像，电流激励模块分别与嵌入式控制器和通道切换模块连接，嵌入式控制器用于向电流激励模块输出电流控制信号，电流激励模块根据电流控制信号输出电流信号，通道切换模块分别与电流激励模块和高温电极阵列连接，通道切换模块具有多路可切换通道，通道切换模块连接所述电流激励模块，通道切换模块的每路可切换通道分别连接高温电极阵列中的高温电极，电流激励模块输出的电流信号与高温电极形成回路；电压信号采集模块分别与电流激励模块、通道切换模块和嵌入式控制器信号连接，电压信号采集模块用于采集电流激励模块的输出电压以及通道切换模块处的高温电极两端电压，并将采集到的电压信号发送至嵌入式控制器；高温电极阵列安装于待测物体上；电源用于为嵌入式控制器、电流激励模块、通道切换模块、电压信号采集模块、通信模块以及上位机系统供电。
[0008]
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：上述的通信模块包括串口转usb电路和rs485通信电路，嵌入式控制器通过串口转usb电路与上位机系统连接，嵌入式控制器通过rs485通信电路与电流激励模块的程控恒流电源连接。
[0009]
上述的电流激励模块包括程控恒流电源和输出电流采样电路，程控恒流电源用于根据嵌入式控制器输入的电流控制信号，输出0-1a的直流电流激励，该电流激励经输出电流采样电路输出至通道切换模块的固态继电器，输出电流采样电路为电阻值已知的高精度电阻。
[0010]
通道切换模块包括多路复用芯片和固态继电器，固态继电器具有64路可切换通道，固态继电器的切换端口连接至高温电极阵列，公共端口与电压信号采集模块的程控增益电路连接，多路复用芯片与固态继电器连接，用于控制固态继电器运作。
[0011]
上述的多路复用芯片为adg732多路复用芯片，固态继电器为aqy211ehax型继电器。
[0012]
上述的电压信号采集模块包括程控增益电路和adc芯片，程控增益电路与固态继电器公共端口连接，采集高温电极阵列中高温电极的电压数据，程控增益电路还与输出电流采样电路两端连接，采集电流采样电路111电压，adc芯片与程控增益电路连接，用于接收程控增益电路采集的电压数据，adc芯片与嵌入式控制器连接，adc芯片能将采集到的电压数据发送嵌入式控制器。
[0013]
上述的高温电极阵列包括若干个高温电极，每个高温电极均包括1毫米直径铌丝和0.5毫米直径铌丝，待测物体为航空发动机涡轮静子叶片，1毫米直径铌丝前端通过耐高温导电胶粘贴至航空发动机涡轮静子叶片的内部冷却流道两端壁面，后端和0.5毫米直径铌丝前端焊接连接，0.5毫米直径铌丝后端与固态继电器连接。
[0014]
高温嵌入式电阻抗成像系统包括冷却封装结构，冷却封装结构包括上盖水冷接口、上盖、耐高温密封垫、下壳体、耐高温密封垫、铝电极、电极冷却模块水冷口、陶瓷电极插座、电极冷却模块、电路板安装板以及橡胶减振座；所述上盖、耐高温密封垫和下壳体通过螺栓连接成一个内部具有空腔的密封体，电路板安装板位于密封体的空腔中，电路板安装板通过橡胶减振座与下壳体固定连接，嵌入式控制器、电流激励模块、通道切换模块、电压信号采集模块、通信模块和电源均安装在电路板安装板上，所述铝电极和下壳体之间使用耐高温绝缘胶粘接，铝电极一端与固态继电器连接，所述陶瓷电极插座为具有一列圆孔的氧化铝陶瓷块，陶瓷电极插座安装在电极冷却模块上，0.5毫米直径铌丝后端从陶瓷电极插座的圆孔插入，经过电极冷却模块的冷却后，与铝电极导电接触，电极冷却模块与下壳体固定连接，电极冷却模块和下壳体之间设有耐高温密封垫，上盖和电极冷却模块内均设置有冷却管路，上盖上设置有与上盖冷却管路连接的上盖水冷接口，电极冷却模块上设置有与电极冷却模块冷却管路连接的电极冷却模块水冷口。
[0015]
上述的0.5毫米直径铌丝后端从陶瓷电极插座的圆孔插入后，陶瓷电极插座的圆孔内采用导热胶灌封。
[0016]
一种高温嵌入式电阻抗成像系统的使用方法，包括以下步骤：步骤一、启动电源和上位机系统，待上位机系统识别到嵌入式控制器后，将0.5毫米直径铌丝后端连接至电极冷却模块的陶瓷电极插座内，安装紧密保证0.5毫米直径铌丝与铝电极的良好导电接触，打磨待测物体表面去除氧化层，然后将1毫米直径铌丝前端粘贴至待测物体的表面；步骤二、上位机系统向嵌入式控制器发送开始采样的指令，嵌入式控制器向程控恒流电源发送电流控制信号，程控恒流电源根据电流控制信号输出电流激励，电压信号采集模块连续采样高温电极阵列中高温电极的电压数据和电流采样电路111电压数据，根据首次采样结果调整程控恒流源的输出大小，然后再将前后五次有效采样取中位数作为有效数据发送嵌入式控制器，嵌入式控制器将有效数据发送上位机系统，上位机系统计算、处理有效数据，形成待测物体的表面的温度彩色云图，通过温度彩色云图实时观察并监测待测物体是否存在结构损伤；步骤三、观察成像结果，温度彩色云图分布清晰稳定，和实际情况无明显差别即继续实行步骤二，如温度彩色云图不稳定或和实际情况有明显差别，则对高温嵌入式电阻抗成像系统检修，再进行步骤一和二。
[0017]
本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明通过嵌入式控制器可自动调节激励电流大小取得合适的被激励电压差值，提升电压采集精度，搭配滤波算法，消除在高温、高变化载荷影响下电压信号的异常数据，进而提高检测精度。
[0018]
本发明采用嵌入式系统对设备所需功能进行了集成，通道切换模块具有多路可切换通道，预留了通信拓展槽位，提高了应用便捷性。
[0019]
本发明针对复合材料热端部件设计了低成本易于安装的高温电极方案和使用方法，采用高温导电银胶和铌或铂金属丝制作高温电极，为电阻抗成像技术应用到复合材料高温部件例如航空发动机涡轮叶片提供支撑。
[0020]
本发明针对航空航天领域传感设备的实际需求，设计了具有密封效果的带冷却系统的设备外壳，针对高温电极导线设计了能够密封且绝缘的冷却模块，为设备安装至航空航天器高温环境做了充分考虑。
附图说明
[0021]
图1是本发明一种针对复合材料的嵌入式电阻抗成像系统的总体结构示意图；图2是本发明应用到涡轮静子叶片上时高温电极连接示意图；图3是本发明的冷却系统结构示意图；图4是本发明的实施及设备控制流程图。
[0022]
其中的附图标记为：高温电极阵列101，多路复用芯片102，程控增益电路103，adc芯片104，嵌入式控制器105，电源106，上位机系统107，串口转usb电路108，rs485通信电路109，程控恒流电源110，输出电流采样电路111，固态继电器112，航空发动机涡轮静子叶片201，耐高温导电胶202，1毫米直径铌丝203，0.5毫米直径铌丝204，上盖水冷接口301，上盖302，耐高温密封垫303，下壳体304，耐高温密封垫305，铝电极306，电极冷却模块水冷口307，陶瓷电极插座308，电极冷却模块309、电路板安装板310，橡胶减振座311。
实施方式
[0023]
下面结合附图对本发明的技术方案作详细说明。
[0024]
如图1所示，一种针对复合材料的高温电阻抗成像系统及方法，包括嵌入式控制器105，多路复用芯片102和固态继电器112组成的通道切换模块，程控增益电路103和adc芯片104组成的电压信号采集模块，串口转usb电路108和rs485通信电路109组成的通信模块、程控恒流电源110和输出电流采样电路111组成的电流激励模块、高温电极阵列101、电源106和上位机系统107。
[0025]
嵌入式控制器105通过通信模块中串口转usb电路108与上位机系统107进行通信，接受上位机系统107的控制信号，根据控制信号内容在嵌入式控制器105内配置采样模式、滤波算法、成像算法、是否开启采样和输出何种结果等。
[0026]
嵌入式控制器105具体可以是stm32f429型号32位单片机作为核心的嵌入式系统，内置了处理全部通信、采样功能的控制代码，并且在作为一种分布式传感器应用时可以内置快速但精度较低的各向异性电阻抗成像算法，直接向例如航空发动机ecu传输其监测的发动机热端部件损伤程度和损伤位置信息。
[0027]
程控恒流电源110可输出0-1a的直流电流激励，经过固态继电器112切换从而经过选定的一组电极将直流电流输入待测物体，固态继电器112具体导通哪一组继电器以及激励电流具体大小受到嵌入式控制器的控制。
[0028]
电流激励模块中包含程控恒流电源110和输出电流采样电路111，程控恒流电源110通过rs485总线与嵌入式控制器105通信，根据通信内容调节输出电流大小，输出电流采样电路111为1欧姆阻值1瓦功率限制的高精度电阻，两侧连接至程控增益电路103的差分采
样端口采集其电压，即可得到当前电流源输出电流的精确值。
[0029]
通道切换模块由多路复用芯片102和固态继电器112组成，其中多路复用芯片102可为2块adg732多路复用芯片，固态继电器112可为aqy211ehax型继电器，提供64路通道切换能力，其切换端口连接至高温电极阵列101，公共端口连接至电压信号采集模块的程控增益电路103端口。固态继电器112由64块耐压5伏且可稳定导通1安培电流的固态继电器为核心结合其工作所必要的电路组成，以32个为一组连接电流激励模块的正负输出，总体上通道切换模块为每个电流、电压输入输出接口提供32通道切换能力。通过通道切换模块可以在不改变电路结构，不使用物理触点开关的情况下进行激励、采集电极的切换，大大提高采集速度和可靠性。
[0030]
电压信号采集模块由程控增益电路103和adc芯片104组成，在本实施例中可为ads1256芯片及其工作必要的附属电路，使用ads1256内置的程控增益以及4通道24位差分电压测量功能进行实现，测量前具有自动校准功能，使用一个测量通道分别连接至多路复用芯片102中的两个公共端口实现对待测物体的电压测量，使用另一个测量通道连接111输出采样电路测量高精度电阻两端电压。
[0031]
上位机系统107是用户直接操作并观察结果的软件系统，在本例中为运行在pc机上的桌面软件，可通过串口通信配置嵌入式控制器105采集时的采样模式、滤波算法、数据处理算法等全部功能，并可开启或关闭采样成像。同时上位机系统107读取嵌入式控制器105回传的电压数据，并进行电阻抗成像，内置电阻抗成像算法应针对复合材料各向异性电导率特点进行特别优化，最终成像图像以彩色云图形式显示供用户查看。在应用到其他场景时上位机系统107可以是飞行器飞行控制系统或发动机电子控制器。
[0032]
电源106提供12v直流电源为嵌入式控制器和电流激励模块供电，由嵌入式控制器上的变压电路继续变压为5v和3.3v标准电压为其他各模块供电，本实施例中为4s锂电池结合12v稳压电路实现。
[0033]
通信模块中串口转usb电路108由ch340芯片结合必要工作电路实现，rs485通信电路109由sp3485芯片为核心结合必要工作电路实现。
[0034]
高温电极阵列101具体如图2所示，其中航空发动机涡轮静子叶片201为待测物体，1毫米直径铌丝203通过耐高温导电胶202粘贴至航空发动机涡轮静子叶片201的内部冷却流道两端壁面，1毫米直径铌丝203留出较短的一部分和0.5毫米直径铌丝204进行焊接，这是因0.5毫米直径铌丝204直径更细，更易弯曲且较长距离安装时减少导线重量，0.5毫米直径铌丝204最终连接至电阻抗成像设备。0.5毫米直径铌丝204工作环境温度已显著降低，可用高温绝缘胶胶装成一股线束，防止在布设路线上与其他发动机部件导电。待测物体如设计条件允许，可预留一部分纤维束作为电极接头，更加方便高温电极连接。
[0035]
如图3所示，一种针对复合材料的高温电阻抗成像系统及方法，包括上盖水冷接口301，上盖302，耐高温密封垫303，下壳体304，耐高温密封垫305，铝电极306，电极冷却模块水冷口307，陶瓷电极插座308，电极冷却模块309，电路板安装板310，橡胶减振座311。
[0036]
上盖302、耐高温密封垫303和下壳体304通过螺栓连接成一个完整整体，内部安装电阻抗成像系统的电路硬件部分，耐高温密封垫303保证了上盖302和下壳体304之间的气密性。
[0037]
铝电极306和下壳体304之间使用耐高温绝缘胶粘接，保证耐温性能、绝缘性能的
同时保证设备内部的密封性能。
[0038]
陶瓷电极插座308为一加工了一列圆孔的氧化铝陶瓷块，0.5毫米直径铌丝204从该处插入，经过电极冷却模块309的冷却后，与铝电极306进行导电接触，安装完成后陶瓷电极插座308内应填充导热性较好的导热胶进行灌封。
[0039]
电极冷却模块309和下壳体304之间有耐高温密封垫305用于保证电极接触部分的气密性，保护电极接头不被过快氧化损耗。
[0040]
电路板安装板310用于设备硬件电路板的安装，并通过橡胶减振座311连接至下壳体304，减少电路所受到的振动干扰。
[0041]
上盖水冷接口301和电极冷却模块水冷口307是正常的液体冷却接口。
[0042]
下面通过具体使用流程并结合图4进一步说明本发明，具体包括如下步骤：步骤一、开启上位机系统107所在的硬件设备，打开上位机系统，在系统内预先设置好所需的采集模式、滤波算法、成像算法等各项配置功能，指定好电压数据存储路径，指定好电阻抗成像算法所需的网格文件，针对一般的编织复合材料板，采集模式设置为相邻采集模式，滤波算法选择限幅滤波和中位值滤波算法，成像算法选择各项异性成像算法；步骤二、将电源106连接至嵌入式控制器105，开启电源开关，待上位机系统识别到嵌入式控制器后对嵌入式控制器进行模式配置；步骤三、将0.5毫米直径铌丝204一端连接至电极冷却模块309的陶瓷电极插座308内，安装紧密保证其与铝电极306的良好导电接触，另一端使用耐高温导电胶202粘贴至待测物体的表面，粘贴位置应当不影响待测物体的功能使用，粘贴前应当打磨待测物体表面去除氧化层；步骤四、打开液冷循环，在上位机系统107中开启采样并进行成像；步骤五、嵌入式控制器105内置了控制所需代码，在收到上位机系统107的开启采样指令后，按设定采样模式依次打开多路复用芯片102和固态继电器112的所需通道，打开程控恒流电源110进行电流激励，电压信号使用ads1256芯片进行采集，根据首次采样结果调整程控恒流源的输出大小，保证激励电压绝对值保持在200-500毫伏以获得较好进度，连续采样时，滤波算法消除全部大于0的采集电压并重新开启下一次采样，前后五次有效采样取中位数作为有效数据；步骤六、观察成像结果，彩色云图分布清晰稳定，无明显和实际情况有差别即可继续连续成像进行监测；步骤七、如云图不稳定或存在明显问题，暂停采样，修改相关配置，检查电极连线后继续采样并成像；步骤八、通过成像结果可实时观察并监测待测物体是否存在结构损伤，监测结束后关闭电源即可。
[0043]
值得一说的是，开启上位机系统107内预先设置好所需的采集模式、滤波算法、成像算法等各项配置功能、嵌入式控制器105内置的控制所需代码均为现有的软件，软件本身不是本发明的保护内容，但是集成式的安装在上位机系统107和嵌入式控制器105的思路，是本发明的保护内容。
[0044]
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的
普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种高温嵌入式电阻抗成像系统，其特征是：包括嵌入式控制器(105)、电流激励模块、通道切换模块、电压信号采集模块、通信模块、高温电极阵列(101)、电源(106)和上位机系统(107)，其中，所述的嵌入式控制器(105)通过通信模块与上位机系统(107)信号连接，所述的上位机系统(107)用于向嵌入式控制器(105)发送控制信号和读取嵌入式控制器(105)回传的电压数据，并进行电阻抗成像，所述的电流激励模块分别与嵌入式控制器(105)和通道切换模块连接，所述的嵌入式控制器(105)用于向电流激励模块输出电流控制信号，电流激励模块根据电流控制信号输出电流信号，所述的通道切换模块分别与电流激励模块和高温电极阵列(101)连接，所述的通道切换模块具有多路可切换通道，通道切换模块连接所述电流激励模块，通道切换模块的每路可切换通道分别连接高温电极阵列(101)中的高温电极，所述的电流激励模块输出的电流信号与高温电极形成回路；所述的电压信号采集模块分别与电流激励模块、通道切换模块和嵌入式控制器(105)信号连接，所述的电压信号采集模块用于采集电流激励模块的输出电压以及通道切换模块处的高温电极两端电压，并将采集到的电压信号发送至嵌入式控制器(105)；所述的高温电极阵列(101)安装于待测物体上；所述的电源(106)用于为嵌入式控制器(105)、电流激励模块、通道切换模块、电压信号采集模块、通信模块以及上位机系统(107)供电。2.根据权利要求1所述的一种高温嵌入式电阻抗成像系统，其特征是：所述的通信模块包括串口转usb电路(108)和rs485通信电路(109)，所述的嵌入式控制器(105)通过串口转usb电路(108)与上位机系统(107)连接，嵌入式控制器(105)通过rs485通信电路(109)与电流激励模块的程控恒流电源(110)连接。3.根据权利要求2所述的一种高温嵌入式电阻抗成像系统，其特征是：所述的电流激励模块包括程控恒流电源(110)和输出电流采样电路(111)，所述的程控恒流电源(110)用于根据嵌入式控制器(105)输入的电流控制信号，输出0-1a的直流电流激励，该电流激励经输出电流采样电路(111)输出至通道切换模块的固态继电器(112)，所述的输出电流采样电路(111)为电阻值已知的高精度电阻。4.根据权利要求3所述的一种高温嵌入式电阻抗成像系统，其特征是：所述的通道切换模块包括多路复用芯片(102)和固态继电器(112)，所述的固态继电器(112)具有64路可切换通道，固态继电器(112)的切换端口连接至高温电极阵列(101)，公共端口与电压信号采集模块的程控增益电路(103)连接，所述的多路复用芯片(102)与固态继电器(112)连接，用于控制固态继电器(112)运作。5.根据权利要求4所述的一种高温嵌入式电阻抗成像系统，其特征是：所述的多路复用芯片(102)为adg732多路复用芯片，固态继电器(112)为aqy211ehax型继电器。6.根据权利要求5所述的一种高温嵌入式电阻抗成像系统，其特征是：所述的电压信号采集模块包括程控增益电路(103)和adc芯片(104)，所述的程控增益电路(103)与固态继电器(112)公共端口连接，采集高温电极阵列(101)中高温电极的电压数据，程控增益电路(103)还与输出电流采样电路(111)两端连接，采集电流采样电路(111)电压，所述的adc芯
片(104)与程控增益电路(103)连接，用于接收程控增益电路(103)采集的电压数据，所述的adc芯片(104)与嵌入式控制器(105)连接，adc芯片(104)能将采集到的电压数据发送嵌入式控制器(105)。7.根据权利要求6所述的一种高温嵌入式电阻抗成像系统，其特征是：所述的高温电极阵列(101)包括若干个高温电极，每个高温电极均包括1毫米直径铌丝(203)和0.5毫米直径铌丝(204)，所述的待测物体为航空发动机涡轮静子叶片(201)，1毫米直径铌丝(203)前端通过耐高温导电胶(202)粘贴至航空发动机涡轮静子叶片(201)的内部冷却流道两端壁面，后端和0.5毫米直径铌丝(204)前端焊接连接，所述的0.5毫米直径铌丝(204)后端与固态继电器(112)连接。8.根据权利要求7所述的一种高温嵌入式电阻抗成像系统，其特征是：包括冷却封装结构，所述的冷却封装结构包括上盖水冷接口(301)、上盖(302)、耐高温密封垫(303)、下壳体(304)、耐高温密封垫(305)、铝电极(306)、电极冷却模块水冷口(307)、陶瓷电极插座(308)、电极冷却模块(309)、电路板安装板(310)以及橡胶减振座(311)；所述上盖(302)、耐高温密封垫(303)和下壳体(304)通过螺栓连接成一个内部具有空腔的密封体，电路板安装板(310)位于密封体的空腔中，电路板安装板(310)通过橡胶减振座(311)与下壳体(304)固定连接，所述的嵌入式控制器(105)、电流激励模块、通道切换模块、电压信号采集模块、通信模块和电源(106)均安装在电路板安装板(310)上，所述铝电极(306)和下壳体(304)之间使用耐高温绝缘胶粘接，铝电极(306)一端与固态继电器(112)连接，所述陶瓷电极插座(308)为具有一列圆孔的氧化铝陶瓷块，陶瓷电极插座(308)安装在电极冷却模块(309)上，0.5毫米直径铌丝(204)后端从陶瓷电极插座(308)的圆孔插入，经过电极冷却模块(309)的冷却后，与铝电极(306)导电接触，电极冷却模块(309)与下壳体(304)固定连接，电极冷却模块(309)和下壳体(304)之间设有耐高温密封垫(305)，所述的上盖(302)和电极冷却模块(309)内均设置有冷却管路，所述的上盖(302)上设置有与上盖(302)冷却管路连接的上盖水冷接口(301)，电极冷却模块(309)上设置有与电极冷却模块(309)冷却管路连接的电极冷却模块水冷口(307)。9.根据权利要求8所述的一种高温嵌入式电阻抗成像系统，其特征是：所述的0.5毫米直径铌丝(204)后端从陶瓷电极插座(308)的圆孔插入后，陶瓷电极插座(308)的圆孔内采用导热胶灌封。10.一种高温嵌入式电阻抗成像系统的使用方法，其特征是：应用如权利要求8所述的高温嵌入式电阻抗成像系统，具体使用方法包括以下步骤：步骤一、启动电源(106)和上位机系统(107)，待上位机系统(107)识别到嵌入式控制器(105)后，将0.5毫米直径铌丝(204)后端连接至电极冷却模块(309)的陶瓷电极插座(308)内，安装紧密保证0.5毫米直径铌丝(204)与铝电极(306)的良好导电接触，打磨待测物体表面去除氧化层，然后将1毫米直径铌丝(203)前端粘贴至待测物体的表面；步骤二、上位机系统(107)向嵌入式控制器(105)发送开始采样的指令，嵌入式控制器(105)向程控恒流电源(110)发送电流控制信号，程控恒流电源(110)根据电流控制信号输出电流激励，电压信号采集模块连续采样高温电极阵列(101)中高温电极的电压数据和电流采样电路(111)电压数据，根据首次采样结果调整程控恒流源的输出大小，然后再将前后五次有效采样取中位数作为有效数据发送嵌入式控制器(105)，嵌入式控制器(105)将有效
数据发送上位机系统(107)，上位机系统(107)计算、处理有效数据，形成待测物体的表面的温度彩色云图，通过温度彩色云图实时观察并监测待测物体是否存在结构损伤；步骤三、观察成像结果，温度彩色云图分布清晰稳定，和实际情况无明显差别即继续实行步骤二，如温度彩色云图不稳定或和实际情况有明显差别，则对高温嵌入式电阻抗成像系统检修，再进行步骤一和二。

技术总结
本发明公开了一种高温嵌入式电阻抗成像系统及其使用方法，属于复合材料无损检测技术领域，系统包括嵌入式控制器、电流激励模块、通道切换模块、电压信号采集模块、通信模块、高温电极阵列、电源和上位机系统，嵌入式控制器通过通信模块与上位机系统连接，电流激励模块分别与嵌入式控制器和通道切换模块连接，通道切换模块分别与电流激励模块和高温电极阵列连接，电压信号采集模块分别与电流激励模块、通道切换模块和嵌入式控制器信号连接。本发明通过嵌入式控制器可自动调节激励电流大小取得合适的被激励电压差值，搭配滤波算法，消除在高温、高变化载荷影响下的异常电压信号，通过高温电极制作方法与冷却方案实现在高温燃气环境中的电阻抗检测。环境中的电阻抗检测。环境中的电阻抗检测。


技术研发人员：薛北辰 于国强 高希光 陆威 韩思远 宋迎东
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/13