[发明专利]一种非接触磁感应电阻抗平面投影成像装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于电阻抗成像技术领域，涉及一种非接触磁感应电阻抗平面投影成像装置及方法。

背景技术

电阻抗是物质被动电特性的度量。传统的电阻抗测量方法是通过与被测对象相接触的一对电极分别施加激励信号和测量响应信号，从而计算出电阻抗。利用此基本原理，通过多个位置的激励测量数据从而形成电阻抗的分布图像，其典型代表是电阻抗断层成像和电阻抗平面投影成像。电阻抗断层成像通过一组贴附在被测对象（如人体）某一断层表面的电极注入电流/电压然后测量响应电压/电流，应用成像算法重建电极所在断层内部的电阻抗分布图像。电阻抗平面投影成像则采用分布在同一平面内呈矩阵形式排列的电极阵列为测量电极，通过电极阵列的位置反映对应的被测对象内的电阻抗分布信息。上述方法都是接触式的电阻抗成像方法。

根据电磁感应原理，处于交变磁场中的容积导体内部会感应出同频率的交变涡流，而涡流的性质与容积导体的电阻抗分布直接相关。因此，可通过与被测对象非接触的线圈施加激励交变磁场，通过另一个线圈测量感应交变涡流的信号，经计算可得出被测对象的电阻抗。根据上述原理，通过在被测对象外部的不同位置分别进行激励和测量，从而形成磁感应原理的电阻抗成像，其典型代表是磁感应断层成像。磁感应断层成像可认为是一种非接触式的电阻抗断层成像方法，引起采用了非接触的传感器，即线圈，因而在应用上更为便捷。

类似于电极接触式的电阻抗平面投影成像方法，根据电磁感应原理，也可以构建非接触式的电阻抗平面投影成像，称之为磁感应平面投影成像。磁感应平面投影成像采用分布在同一平面内呈矩阵形式排列的线圈阵列为测量线圈，通过线圈阵列的位置反映对应的被测对象内的电阻抗分布信息。这种方法能较好地反映被测对象内不同位置电阻抗分布的差异情况。

申请号为200510042937.6、发明名称为“非接触磁感应脑部电导率分布变化的监测方法”的中国专利，公开了一种磁感应映射成像方法。但是，其激励线圈采用与测量线圈相同的线圈阵列方式，结构较为复杂，多个激励线圈相互之间的干扰也可能影响测量精度。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种非接触磁感应电阻抗平面投影成像装置及方法，将激励线圈与测量线圈分开设置，能够便于获得更好的平面投影成像。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种非接触磁感应电阻抗平面投影成像装置，包括：

激励线圈：通入正弦交变电流后，在被测对象周围产生正弦交变激励磁场；

控制单元、正弦激励源模块、激励线圈依次相连接，控制正弦交变激励磁场的产生；

呈矩阵排列的测量线圈阵列：检测被测对象内部因电磁感应而产生同频交变涡流引起的磁场信号，

控制单元、AD转换模块、感应信号检测模块、多路开关/测量线圈阵列依次相连接，控制单元接受被多路开关所选通的测量线圈阵列中的测量线圈所检测并被转换得到的信号，遍历选通测量线圈阵列中的每一个测量线圈后，根据测量线圈所检测到的信号与其位置形成电阻抗平面投影图像；

显示器：显示控制单元所生成的电阻抗平面投影图像。

所述的控制单元发出控制指令，使正弦激励源模块产生预定频率、强度的正弦交变信号；

正弦激励源模块将所产生的正弦交变信号施加到激励线圈，使其产生同频的正弦交变激励磁场。

所述位于正弦交变激励磁场中的被测对象，产生与其电阻抗分布相关的正弦交变涡流；

多路开关选通测量线圈阵列中的某一个测量线圈，通过感应信号检测模块测量该测量线圈对应的被测对象内部的正弦交变涡流信号；

感应信号检测模块将所测量到的正弦交变涡流信号发送给AD转换模块，转为数字测量信号后发送给控制单元。

所述通过多路开关遍历选通测量线圈阵列中的每一个测量线圈，进行感应信号检测，并经过AD转换模块转换后送入控制单元后；控制单元根据全部的感应测量信号以及测量线圈阵列的位置关系，应用投影成像算法，计算生成被测对象对应于测量线圈阵列的电阻抗平面投影图像。

所述的激励线圈为单个螺线管线圈，单个螺线管线圈与测量线圈阵列分置于被测对象周围；

或者，所述的激励线圈为亥姆霍兹线圈，被测对象置于亥姆霍兹线圈内部或者中间，测量线圈阵列置于亥姆霍兹线圈内部。

所述的测量线圈阵列中的测量线圈均相同，并以n×m矩阵形式排列，其中n和m为自然数，且n≧2，m≧2。

所述激励线圈和测量线圈阵列在被测对象周围相互平行，或者相互垂直，或者关于被测对象呈一定的角度。

一种非接触磁感应电阻抗平面投影成像方法，包括以下步骤：