CN103235190A - 一种电阻抗测试方法 - Google Patents

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Abstract

一种电阻抗测试方法，包括信号生成处理装置、激励信号输出探头和反馈信号接收探头；具体测试步骤为：1）初步测量；2）判断是否需要精确测量；3）精确测量；4）输出三维空间电阻抗图像。本发明在操作人员确定了被测物体的初步测量区域后，对被测物体进行初步测量，初步测量的测试点多少由操作人员确定，根据测试结果生成导电率三维图像；操作人员对三维图像进行判断，确定精确测量的成像区域，确定精确测量过程中的测试点数和测试点分布区域，再依次读取测试点的数据，生成精确测量的三维图像。根据需要，可以多次重新确定测量区域，确定每次测量的方式，适用性更强。本发明探头不受固有模型的限制，可以与待测物体更好的贴合。

Description

一种电阻抗测试方法
技术领域
本发明涉及一种电学性能测试领域，特别是一种电阻抗测试方法。
背景技术
电阻抗成像是一种只需在物体表面进行测量，而重构出内部阻抗分布的手段。它通过注入电流到一个目标区域建立电场，随后对目标周边产生的电压进行测量。传统的电阻抗断层成像技术中，往往采用一个固定大小，固定电极位置的模型，然而，实际使用时由于被测物体的个体差异，使得该固定电极的方式无法很好与体表接触而产生误差。同时，由于传统测量方法中所使用的电极均是固定在一个模型上，对测量区域进行一次性均匀测量，在第一次测量完成后，无法根据需要，对特定区域再进行精确测量，无法满足实际使用需求。
发明内容
本发明的目的就是提供一种电阻抗测试方法，它可以直接与被测相接触，提高信号测量精度，同时，可以对待测物体进行初步测量和精确测量，根据被测物体的实际情况，确定适合的测量方式，提高成像效果。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有信号生成处理装置、激励信号输出探头和反馈信号接收探头，激励信号输出探头通过导线Ⅰ与信号生成处理装置的激励信号输出端连接，反馈信号接收探头通过导线Ⅱ与信号生成处理装置的信号接收端连接；
具体测试步骤如下：
1）初步测量
1-1）确定待测物体的测量区域；
1-2）根据测量区域的范围大小和初步测量的精度需求，确定反馈信号接收探头在测量区域内进行不同位置测量的次数；
1-3）根据步骤1-2）中测量区域的范围大小和测量的次数，制作相应的柔性表面覆膜或标示线，以标示出反馈信号接收探头每次测量的具体位置；
1-4）将激励信号输出探头放置在待测物体的表面，反馈信号接收探头根据步骤1-3）确定的具体位置依次测量电压信号；
1-5）信号生成处理装置对步骤1-4）中测量到的电压信号进行处理，完成待测物体的测量区域在三维空间上的电阻抗图像重构；
2）根据上一次测量后所重构的三维空间电阻抗图像，判断是否需要精确测量，若是则转入步骤3），若不是，则转入步骤4）；
3）精确测量
3-1）根据上一次测量后所重构的三维空间电阻抗图像，确定下一步测量过程中的待测区域；
3-2）根据待测区域范围大小和精确测量的精度需求，确定反馈信号接收探头在待测区域内进行不同位置测量的次数；
3-3）根据步骤3-2）中待测区域的范围大小和测量的次数，制作相应的柔性表面覆膜或标示线，以标示出反馈信号接收探头每次测量的具体位置；
3-4）将激励信号输出探头放置在待测物体的表面，反馈信号接收探头根据步骤3-3）确定的具体位置依次测量电压信号；
3-5）信号生成处理装置对步骤3-4）中测量到的电压信号进行处理，完成被测区域在三维空间上的电阻抗图像重构，并转入步骤2）；
4）输出重构的三维空间电阻抗图像。
进一步，步骤1-2）和步骤3-2）中反馈信号接收探头在待测部位范围内进行不同位置测量的次数为8或8的倍数。
进一步，步骤1-3）和步骤3-3）中所述制作相应的柔性表面覆膜或标示线中，反馈信号接收探头的每次测量位置平均分布在待测区域内。
进一步，所述信号生成处理装置包括有主控芯片和阻抗变换器，主控芯片发出控制指令，控制阻抗变换器生成激励信号，阻抗变换器接收反馈电压信号，根据反馈的电压信号生成测量数据，并将测量数据传输至主控芯片进行存储，所述测量仪还包括有激励信号输出探头和反馈信号接收探头，激励信号输出探头通过导线Ⅰ与阻抗变换器的激励信号输出端连接，反馈信号接收探头通过导线Ⅱ将反馈电压信号输送至阻抗变换器。
进一步，所述激励信号输出探头为圆柱形铜镀金探头，激励信号输出探头通过导线Ⅰ与环形电极片连接，环形电极片套在激励信号输出端。
进一步，所述反馈信号接收探头包括有内圆形电极和外圆环形电极，内圆形电极嵌于外圆环形电极内，导线Ⅱ与外圆形电极连接。
进一步，所述阻抗变换器为激励与测量一体化电阻抗转换芯片AD5933。
进一步，所述信号生成算是装置还包括有前端放大滤波电路，反馈信号接收探头接收的电压信号通过前端放大滤波电路处理后发送至阻抗变换器。
进一步，所述主控芯片包括有激励信号控制电路和数据存储电路，激励信号控制电路用于发送控制指令至阻抗变换器，控制阻抗变换器生成激励信号，数据存储电路用于接收并储存阻抗变换器发送的测量数据。
进一步，所述主控芯片包括有充电控制模块、显示屏接口电路和人机接口电路；
充电控模块用于控制电池的充电时间，并显示电池剩余电量；
显示屏接口电路，与显示屏连接，用于显示测量数据；
人机接口电路，用于输出控制指令。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
本发明在操作人员确定了被测物体的初步测量区域后，对被测物体进行初步测量，初步测量的测试点多少由操作人员确定，根据测试结果生成被测区域的导电率三维图像；操作人员对三维图像进行判断，是否有地方需要更清晰的三维图像，确定精确测量的成像区域，操作人员确定该区域的成像精确程度，从而确定精确测量过程中的测试点数和测试点分布区域，再依次读取测试点的数据，生成精确测量的三维图像。根据需要，操作人员可以多次重新确定测量区域，确定每次测量的方式，生成实际需要的三维图像，适用性更强。同时，本发明所使用的探头不受固有模型的限制，可以与待测物体更好的贴合，提高信号接收的精度。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
本发明的附图说明如下。
图1为本发明方法流程图；
图2为信号生成处理装置的结构示意图；
图3为前端放大滤波电路的电路结构示意图；
图4为激励信号输出探头的结构示意图；
图5为反馈信号接收探头的结构示意图；
图6为重构的三维空间电阻抗图像的方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
一种电阻抗测试方法，它包括信号生成处理装置、激励信号输出探头和反馈信号接收探头，激励信号输出探头通过导线Ⅰ与信号生成处理装置的激励信号输出端连接，反馈信号接收探头通过导线Ⅱ与信号生成处理装置的信号接收端连接；
具体测试步骤如下：
1）初步测量
1-1）确定待测物体的测量区域；
1-2）根据测量区域的范围大小和初步测量的精度需求，确定反馈信号接收探头在测量区域内进行不同位置测量的次数；
1-3）根据步骤1-2）中测量区域的范围大小和测量的次数，制作相应的柔性表面覆膜或标示线，以标示出反馈信号接收探头每次测量的具体位置；
1-4）将激励信号输出探头放置在待测物体的表面，反馈信号接收探头根据步骤1-3）确定的具体位置依次测量电压信号；
1-5）信号生成处理装置对步骤1-4）中测量到的电压信号进行处理，完成待测物体的测量区域在三维空间上的电阻抗图像重构；
2）根据上一次测量后所重构的三维空间电阻抗图像，判断是否需要精确测量，若是则转入步骤3），若不是，则转入步骤4）；
3）精确测量
3-1）根据上一次测量后所重构的三维空间电阻抗图像，确定下一步测量过程中的待测区域；
3-2）根据待测区域范围大小和精确测量的精度需求，确定反馈信号接收探头在待测区域内进行不同位置测量的次数；
3-3）根据步骤3-2）中待测区域的范围大小和测量的次数，制作相应的柔性表面覆膜或标示线，以标示出反馈信号接收探头每次测量的具体位置；
3-4）将激励信号输出探头放置在待测物体的表面，反馈信号接收探头根据步骤3-3）确定的具体位置依次测量电压信号；
3-5）信号生成处理装置对步骤3-4）中测量到的电压信号进行处理，完成被测区域在三维空间上的电阻抗图像重构，并转入步骤2）；
4）输出重构的三维空间电阻抗图像。
根据测量方式的不同，对于测量点分布在平面区域中的重构采用正则化方法，而对于分布在环形区域上的重构采用反投影方法，如图6所示。
本发明在操作人员确定了被测物体的初步测量区域后，对被测物体进行初步测量，初步测量的测试点多少由操作人员确定，根据测试结果生成被测区域的导电率三维图像；操作人员对三维图像进行判断，是否有地方需要更清晰的三维图像，确定精确测量的成像区域，操作人员确定该区域的成像精确程度，从而确定精确测量过程中的测试点数和测试点分布区域，再依次读取测试点的数据，生成精确测量的三维图像。根据需要，操作人员可以多次重新确定测量区域，确定每次测量的方式，生成实际需要的三维图像，适用性更强。同时，本发明所使用的探头不受固有模型的限制，可以与待测物体更好的贴合，提高信号接收的精度。本发明可以作用于生物或各种具有导电性能的物体。
步骤1-2）和步骤3-2）中反馈信号接收探头在待测部位范围内进行不同位置测量的次数为8或8的倍数。
步骤1-3）和步骤3-3）中所述制作相应的柔性表面覆膜或标示线中，反馈信号接收探头的每次测量位置平均分布在待测区域内。
所述信号生成处理装置包括有主控芯片和阻抗变换器，主控芯片发出控制指令，控制阻抗变换器生成激励信号，阻抗变换器接收反馈电压信号，根据反馈的电压信号生成测量数据，并将测量数据传输至主控芯片进行存储，所述测量仪还包括有激励信号输出探头和反馈信号接收探头，激励信号输出探头通过导线Ⅰ与阻抗变换器的激励信号输出端连接，反馈信号接收探头通过导线Ⅱ将反馈电压信号输送至阻抗变换器。
所述激励信号输出探头为圆柱形铜镀金探头，激励信号输出探头通过导线Ⅰ与环形电极片连接，环形电极片套在激励信号输出端。
所述反馈信号接收探头包括有内圆形电极和外圆环形电极，内圆形电极嵌于外圆环形电极内，导线Ⅱ与外圆形电极连接。
所述阻抗变换器为激励与测量一体化电阻抗转换芯片AD5933。
所述信号生成算是装置还包括有前端放大滤波电路，反馈信号接收探头接收的电压信号通过前端放大滤波电路处理后发送至阻抗变换器。
所述主控芯片包括有激励信号控制电路和数据存储电路，激励信号控制电路用于发送控制指令至阻抗变换器，控制阻抗变换器生成激励信号，数据存储电路用于接收并储存阻抗变换器发送的测量数据。
所述主控芯片包括有充电控制模块、显示屏接口电路和人机接口电路；
充电控模块用于控制电池的充电时间，并显示电池剩余电量；
显示屏接口电路，与显示屏连接，用于显示测量数据；
人机接口电路，用于输出控制指令。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1. 一种电阻抗测试方法，其特征在于：它包括信号生成处理装置、激励信号输出探头和反馈信号接收探头，激励信号输出探头通过导线Ⅰ与信号生成处理装置的激励信号输出端连接，反馈信号接收探头通过导线Ⅱ与信号生成处理装置的信号接收端连接；
具体测试步骤如下：
1）初步测量
1-1）确定待测物体的测量区域；
1-2）根据测量区域的范围大小和初步测量的精度需求，确定反馈信号接收探头在测量区域内进行不同位置测量的次数；
1-3）根据步骤1-2）中测量区域的范围大小和测量的次数，制作相应的柔性表面覆膜或标示线，以标示出反馈信号接收探头每次测量的具体位置；
1-4）将激励信号输出探头放置在待测物体的表面，反馈信号接收探头根据步骤1-3）确定的具体位置依次测量电压信号；
1-5）信号生成处理装置对步骤1-4）中测量到的电压信号进行处理，完成待测物体的测量区域在三维空间上的电阻抗图像重构；
2）根据上一次测量后所重构的三维空间电阻抗图像，判断是否需要精确测量，若是则转入步骤3），若不是，则转入步骤4）；
3）精确测量
3-1）根据上一次测量后所重构的三维空间电阻抗图像，确定下一步测量过程中的待测区域；
3-2）根据待测区域范围大小和精确测量的精度需求，确定反馈信号接收探头在待测区域内进行不同位置测量的次数；
3-3）根据步骤3-2）中待测区域的范围大小和测量的次数，制作相应的柔性表面覆膜或标示线，以标示出反馈信号接收探头每次测量的具体位置；
3-4）将激励信号输出探头放置在待测物体的表面，反馈信号接收探头根据步骤3-3）确定的具体位置依次测量电压信号；
3-5）信号生成处理装置对步骤3-4）中测量到的电压信号进行处理，完成被测区域在三维空间上的电阻抗图像重构，并转入步骤2）；
4）输出重构的三维空间电阻抗图像。
2. 如权利要求1所述的一种电阻抗测试方法，其特征在于：步骤1-2）和步骤3-2）中反馈信号接收探头在待测部位范围内进行不同位置测量的次数为8或8的倍数。
3. 如权利要求1所述的一种电阻抗测试方法，其特征在于：步骤1-3）和步骤3-3）中所述制作相应的柔性表面覆膜或标示线中，反馈信号接收探头的每次测量位置平均分布在待测区域内。
4. 如权利要求1所述的一种电阻抗测试方法，其特征在于：所述信号生成处理装置包括有主控芯片和阻抗变换器，主控芯片发出控制指令，控制阻抗变换器生成激励信号，阻抗变换器接收反馈电压信号，根据反馈的电压信号生成测量数据，并将测量数据传输至主控芯片进行存储，所述测量仪还包括有激励信号输出探头和反馈信号接收探头，激励信号输出探头通过导线Ⅰ与阻抗变换器的激励信号输出端连接，反馈信号接收探头通过导线Ⅱ将反馈电压信号输送至阻抗变换器。
5. 如权利要求4所述的一种电阻抗测试方法，其特征在于：所述激励信号输出探头为圆柱形铜镀金探头，激励信号输出探头通过导线Ⅰ与环形电极片连接，环形电极片套在激励信号输出端。
6. 如权利要求4所述的一种电阻抗测试方法，其特征在于：所述反馈信号接收探头包括有内圆形电极和外圆环形电极，内圆形电极嵌于外圆环形电极内，导线Ⅱ与外圆形电极连接。
7. 如权利要求4所述的一种电阻抗测试方法，其特征在于：所述阻抗变换器为激励与测量一体化电阻抗转换芯片AD5933。
8. 如权利要求4所述的一种电阻抗测试方法，其特征在于：所述信号生成算是装置还包括有前端放大滤波电路，反馈信号接收探头接收的电压信号通过前端放大滤波电路处理后发送至阻抗变换器。
9. 如权利要求4所述的一种电阻抗测试方法，其特征在于：所述主控芯片包括有激励信号控制电路和数据存储电路，激励信号控制电路用于发送控制指令至阻抗变换器，控制阻抗变换器生成激励信号，数据存储电路用于接收并储存阻抗变换器发送的测量数据。
10. 如权利要求4所述的一种电阻抗测试方法，其特征在于：所述主控芯片包括有充电控制模块、显示屏接口电路和人机接口电路；
充电控模块用于控制电池的充电时间，并显示电池剩余电量；
显示屏接口电路，与显示屏连接，用于显示测量数据；
人机接口电路，用于输出控制指令。
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