[发明专利]一种用于电阻抗断层成像数据采集系统的前置测量模块及标校方法

权利要求书

1.一种用于电阻抗断层成像数据采集系统的前置测量模块，其特征在于，电阻抗断层成像数据采集系统包括计算机、主控模块、激励信号产生模块、前置测量模块以及数据传输接口，计算机将控制命令通过数据传输接口发送给主控模块，主控模块根据控制命令对激励信号产生模块或数据传输接口或前置测量模块的控制单元进行控制；

该前置测量模块由激励通道单元、电极、测量通道单元、AD转换单元及控制单元组成；测量所用的电极分别与其对应的激励通道单元和测量通道单元相连接；其中：

控制单元，用于接收并译码来自计算机和主控模块的控制命令，并按照控制命令对激励信号进行频率和幅度的调整以及电路模拟开关的切换；

激励通道单元，用于获取在控制单元受控下激励信号产生模块输出的激励信号；

测量通道单元，根据控制单元的指令将所采集得到的电位信号传输到AD转换单元。

2.根据权利要求1所述的用于电阻抗断层成像数据采集系统的前置测量模块，其特征在于，测量通道单元包含信号转换电路和增益放大电路。

3.根据权利要求1所述的用于电阻抗断层成像数据采集系统的前置测量模块，其特征在于，激励通道单元，选用由低噪声高速运算放大器、精密电阻和模拟开关构成的激励信号输入电路作为数据前置测量模块的信号输入级。

4.根据权利要求1所述的用于电阻抗断层成像数据采集系统的前置测量模块，其特征在于，测量通道单元，选用由运算放大器、程控增益放大器、标准单位增益放大电路、精密阻容网络和模拟开关构成的信号测量通路作为系统所采集信号的调理模块。

5.根据权利要求1所述的用于电阻抗断层成像数据采集系统的前置测量模块，其特征在于，AD转换单元，选用由高速高精度的模数转换器和其外周电路构成的模数转换电路作为测量模块的后级电路。

6.根据权利要求1所述的用于电阻抗断层成像数据采集系统的前置测量模块，其特征在于，前置测量模块中的屏蔽线缆选用由金属网状编织层包裹的双层芯线。

7.基于权利要求1～6中任意一项所述的用于电阻抗断层成像数据采集系统的前置测量模块进行标定及校准的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)连接标定通路

将被测电极的激励通道单元与测量通道单元相连接；同时，将系统激励信号输入到对应电极，并设置相应的激励频率和幅度；

2)信号采集及数据信息提取

测量通道单元根据标定模式将模拟开关进行切换，将获取的信号调理后传输到后级电路进行处理；

3)评估程控增益放大电路准确性

将被测电极对应测量通道单元各个程控增益级别下调理得到的电压信号与标准增益放大电路调理所得的电压信号进行对比，计算出各增益级别下的程控增益放大电路的放大准确度：若某一级别的信号放大准确度能够达到预期阈值，则进行前置测量模块的传输特性测试；若未能达到阈值要求，则结束增益准确性评估过程并提示相应存在问题的电极；

4)评估前置测量模块各通道传输特性

测定测试传输精度、幅值传输特性及相位偏移，并在规定的频率范围内，依次设定激励信号的频率，获取并记录各电极对于的前置测量模块的传输特性数值；

5)对前置测量模块各通道传输频响特性的校准和补偿

分别对各电极所对应的前置测量模块的传输特性进行归一化校正，并获得相应的校准参数，从而对各通道信号的幅值和相位进行补偿。

8.根据权利要求7所述的标定及校准的方法，其特征在于，被测电极所对应前置测量模块增益放大准确度的计算方法采用下式(1)：

式中，V_测表示被测电极所对应前置测量模块程控增益放大电路所测得的电压值，V_标表示标准增益放大电路所测得的电压值，g表示根据不同级别增益所给予的电压加权倍数。

9.根据权利要求7所述的标定及校准的方法，其特征在于，被测电极所对应前置测量模块的传输精度的计算，采用下式(2)和(3)：

式中，表示被测电极所对应前置测量通模块多次测量中的每一个电压幅值，共重复测量n次，μ表示被测电极所对应前置测量模块n次测量所得到电压幅值的平均值，在不同频率下记录不同的数值。

10.根据权利要求7所述的标定及校准的方法，其特征在于，第k个电极所对应前置测量模块传输特性归一化校正参数所采用下式(4)：

$A_k=\frac{{\mathrm{\μ}}_k}{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^r{\mathrm{\μ}}_k}---\left(4\right);$

式中，μ_k表示第k个电极所对应前置测量模块进行多次测量后所得到的电压幅值的平均值，被测的数据采集系统共有r个电极；

第k个电极所对应前置测量模块相位校正采用下式(5)：

式中，表示在某一激励频率下，第k个电极所对应前置测量模块所得到电压信号与激励信号的相位偏差，相同的，在不同频率下记录对应的相位校正参数。