[发明专利]电断层摄影设备和方法以及电流驱动器

说明书

技术领域

本发明的一个方面涉及电断层摄影设备和方法，并且某些实施例特别地但是并非排他地涉及用于高传导性流体（conductivity fluid）的断层摄影感测系统。本发明的某些方面涉及用于经由介质在电极对之间驱动电流的设备和方法以及利用这样的驱动设备和方法的电测试设备和方法。

背景技术

本发明的某些实施例涉及电断层摄影并且可以利用在本领域中已知的电极布置（例如电极阵列）。某些实施例也可以用于在本领域中已知的电断层摄影应用。

已知的电断层摄影技术包括电阻抗断层摄影（EIT）、电阻断层摄影（ERT）和电容断层摄影（ECT）。已知EIT用作如下医学成像技术，在该技术中根据表面电测量来推断身体部分的传导性或者电容率（permittivity）的图像。传导电极通常附着到对象的皮肤，并且向一些或者所有电极施加小交变电流。测量所得电势（即在电极之间），并且可以针对施加电流的不同配置重复该过程。调查的处理技术用来根据电流和电压信号生成受测身体或者其他介质或者样本的图像。电阻抗断层摄影的应用不限于医学成像，并且本发明的实际实施例可以在用于评估任何适当介质或者结构（我们也可以将其描述为样本）的电阻抗断层摄影技术中使用。ERT也发现广泛多种应用并且已知在地球物理学中使用。在这一特定应用中，电极可以放置于地球的表面上或者某些其他位置处以对电阻率异常进行定位。ERT也发现在工业过程监视中的应用，其中电极的阵列可以用来监视容器或者导管中的传导流体的混合物。可以在用于对传导流体成像的工业过程成像中使用ERT技术。在这一特定背景中，该技术可以称为电阻断层摄影。在这样的应用（可以在这些应用中使用本发明的实施例）中，金属电极可以与待评估流体（该流体可以是单种流体或者混合物）直接接触放置。

电容断层摄影（ECT）是一种根据外部电容测量来确定物体的内部中的电介质电容率分布的方法。ECT与EIT密切相关并且也可以用作用于工业过程监视的方法。潜在应用包括导管中的流体流量的测量以及另一流体中一个流体的浓度或者流体中固体的分布的测量。在ECT中，测量电极可以采用金属板的形式，并且应当布置这些从而充分大以赋予可测量的电容改变。这意味着使用很少电极并且8或者12个电是常见的。

ERT系统通常使用电流源以经过待评估介质驱动交变电流。然而当待评估介质是具有相对高传导性的流体时出现问题。相对高传导性意味着流体的等效电阻抗低，这意味着对于电流源经过介质驱动的给定电流而言，来自电极的对应响应电压小。显然，来自任何给定电流源的输出电流有限，因此可能由于存在噪声而难以测量在介质中或者跨介质产生的小电压。换而言之，低信噪比是与用来评估高传导性流体的ERT技术关联的问题。存在共模电压是与尝试将ERT技术用于评估高传导性流体关联的又一问题。又一问题是处理来自测量电极的电压信号中的大动态范围以（例如由ADC）数字化，使得可以随后处理它们。

发明内容

本发明的某些实施例以提供至少部分地解决与现有技术关联的一个或者多个问题的电断层摄影设备和方法为目的。

根据本发明的第一方面，提供一种电断层摄影设备，该设备包括：

第一电极；

第二电极；以及

电流驱动装置，用于经过介质（即待评估介质，例如与第一和第二电极接触的介质）在第一电极与第二电极之间驱动电流，

其中电流驱动装置包括：

第一变压器，具有第一（初级）绕组和第二（次级）绕组，第二绕组具有第一端子和第二端子；以及

用于经过第一绕组生成交变电流从而在所述第一端子与所述第二端子之间生成交变电压的装置，

该设备还包括布置成将第一端子连接到第一电极并且将第二端子连接到第二电极的连接装置，

由此在第一绕组中生成交变电流造成在第一与第二电极之间生成交变电压。

将理解，实际上，电流驱动装置是布置成在电极之间生成交变电压从而能够经过待评估介质（即与电极直接接触或者在设备用于ECT技术的情况下与电极接近的介质）驱动电流的电压源。这一电压源与在现有技术中通常使用的电流源对照。

将理解连接装置可以被布置成将第一端子直接或者间接连接到第一电极并且类似地将第二端子直接或者间接连接到第二电极。例如，在某些实施例中，第二端子经由电流感测变压器的初级绕组连接到第二电极。因此，该第二变压器的初级绕组可以形成连接装置的部分。