[发明专利]一种电子显微镜的扫描信号检测及调节系统

说明书

本发明公开了一种电子显微镜的扫描信号检测及调节系统，包括用于对数模转换后的扫描信号进行选频放大的扫描信号处理器和对扫描信号处理器的输出进行检测的信号故障诊断器，且第一数模转换器的输出端、扫描信号处理器的输出端均与信号故障诊断器的输入端连接；扫描信号处理器包括用于接收第一数模转换器转换的扫描信号的信号采样器，信号采样器将采集到的扫描信号进行选频，选频后的扫描信号传输到信号降噪器，信号降噪器在对信号进行放大滤波后传输到信号驱动器；信号驱动器的输出端与扫描线圈电连接，且信号驱动器与信号降噪器的输入端连接。本发明在对信号进行放大的同时，保证了信号线性度，提高了驱动负载力，减少了光束偏移量和图像畸变。

技术领域

本发明属于医疗设备技术领域，具体涉及一种电子显微镜的扫描信号检测及调节系统。

背景技术

随着病理行业的蓬勃发展，病理检测逐渐成为病理科检验的“金标准”。扫描电子显微镜是一种新型的电子光学仪器，它具有制样简单、放大倍数可调范围宽、图像的分辨率高、景深大等特点，已广泛地应用在生物学、医学、冶金学等学科的领域中。

如图1所示，显微镜扫描信号的产生主要是由控制芯片控制第一数模转换器的输出，同时利用放大器将第一数模转换器产生的扫描信号放大至所需幅度，之后再通过扫描线圈产生扫描磁场实现电子扫描。因此，扫描信号是电子显微镜能够成像的重要激发因素，同时，扫描信号的质量也严重影响到显微镜成像的质量。现有的扫描信号输出系统存在如下问题：1：电路驱动能力较弱，输出信号存在偏移；2.抗干扰能力弱，电路耦合噪声过大引起电子束光斑，降低图像清晰度及分辨率；3.电路出现故障影响到扫描信号输出时无法准确预警。如图2所示，为现有技术中的信号放大驱动电路的电路原理图，首先利用退耦电容抑制电源噪声，同时利用电容C51、C54和C55滤除扫描信号中的高频噪声，但电路的驱动能力和抗干扰能力较弱。

发明内容

针对以上问题，本发明提出了一种电子显微镜的扫描信号检测及调节系统。为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案如下。

一种电子显微镜的扫描信号检测及调节系统，所述系统包括用于对数模转换后的扫描信号进行选频放大的扫描信号处理器和用于对扫描信号处理器的输出进行检测的信号故障诊断器，且第一数模转换器的输出端、扫描信号处理器的输出端均与信号故障诊断器的输入端连接；所述扫描信号处理器包括用于接收第一数模转换器转换的扫描信号的信号采样器，所述信号采样器将采集到的扫描信号进行选频，选频后的扫描信号传输到信号降噪器，信号降噪器在对信号进行放大滤波后传输到信号驱动器；所述信号驱动器的输出端与扫描线圈电连接，且信号驱动器与信号降噪器的输入端连接。

所述信号故障诊断器包括预设的故障诊断模型和基于故障诊断模型的输出而进行故障提醒的信号异常报警器，所述故障诊断模型基于随机森林预训练得到。

所述故障诊断模型基于如下方法预训练得到。

①，采集故障节点下的电路运行数据，并记录每笔运行数据所对应的故障状态。

②，对每个扫描信号进行小波包分解，提取故障特征向量并归一化。

③，将步骤①采样到的数据与步骤②中的归一化后的故障特征向量相结合构成扫描信号故障序列数据集。

④，根据扫描信号故障序列数据集利用随机森林算法进行训练构建故障诊断基本模型。

⑤，采用二分类器与故障诊断基本模型进行连接得到故障诊断模型以对故障状态进行判定。

所述故障特征向量采用表示，且，表示第层中各频带信号的能量值。

所述第层中各频带信号的能量值的计算公式为：

。

式中，为时刻第小波包分解层所对应频带范围的信号的能量值，表示第小波包分解层中第个频带信号重构点的幅值，表示频带长度。