CN104873208A - 基于毫米波谐振特性及dsp技术的检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测方法及系统，包括如下步骤：DSP信号处理模块通过获取待测部位的监测信号，判断探头与待测部位的接触情况；DSP信号处理模块根据确定的接触情况控制毫米波发生器产生毫米波信号；毫米波收发机采用的是多基地扫描方式发送毫米波信号和接收毫米波反射波谱；对接收的毫米波反射波谱进行检波筛选；对检波后的毫米波反射波谱进行采样、提取、分析处理；根据信号处理结果，输出检测结果。本发明的基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测方法，通过DSP信号处理模块根据确定的接触情况控制毫米波发生器产生毫米波信号，准确控制毫米波的发生，然后毫米波收发机采用的是多基地扫描方式发送毫米波信号和接收毫米波反射波谱，使毫米波信号和毫米波反射波谱控制更加精确。

Description

基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测方法及系统

技术领域

 本发明涉及一种毫米波检测方法及系统，尤其涉及一种基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测方法及系统。

背景技术

毫米波无创血糖检测不需要收集血样，通过在人体手指、手臂等部分血管区域里，通过毫米波的发生，然后接收反射波谱进行分析得到检测结果，可以应用于血糖检测等领域。对于应用毫米波的无创检测，当前无创血糖检测的研究有近红外光谱法、光声光谱法、拉曼光谱法、荧光法、偏振光旋转法、光学相干层析成像法、中红外光谱法等，另外还有超声波血糖仪和颜色学原理测血糖研究的相关信息，这些方法中毫米波检测法具有测量精度和稳定性的特点。

毫米波是指频率在30GHZ至300GHZ的微波，能够通过人体或被人体组织反射，然后利用毫米波的反射波谱，根据各种物质有其各自的特殊波谱吸收特性，就可以把它的波谱信号与血液中其他物质信号区分开来。现有毫米波检测系统，对于毫米波信号的处理效果不佳，并且结构复杂，检测效果不佳。

发明内容

本发明解决的技术问题是：构建一种基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测方法及系统，克服现有技术毫米波信号的处理效果不佳，并且结构复杂，检测效果不佳的技术问题。

本发明的技术方案是：提供一种基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测方法，包括如下步骤：

检测接触信号：DSP信号处理模块通过获取待测部位的监测信号，判断探头与待测部位的接触情况；

发生毫米波：DSP信号处理模块根据确定的接触情况控制毫米波发生器产生毫米波信号；

发送毫米波和接收毫米波：毫米波收发机采用的是多基地扫描方式发送毫米波信号和接收毫米波反射波谱；

检波：对接收的毫米波反射波谱进行检波筛选；

信号处理：对检波后的毫米波反射波谱进行行采样、提取、分析处理；

输出检测结果：根据信号处理结果，输出检测结果。

本发明的进一步技术方案是：所述监测信号为温度信号或者压力信号或者温度信号和压力信号。

本发明的进一步技术方案是：毫米波收发机包括扫描天线阵列，所述扫描天线阵列以1*1形式发送毫米波信号和接收毫米波反射信号。

本发明的进一步技术方案是：所述毫米波发生器以发生多种频率产生毫米波。

本发明的进一步技术方案是：所述待测部位包括待测血液，根据血液的毫米波反射波谱与血糖浓度关系分析待测血液的血糖浓度。

本发明的技术方案是：构建一种基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测系统，包括监测模块、毫米波发生器、毫米波收发机、检波模块、DSP信号处理模块以及输出模块，所述监测模块通过传感器获取待测部位的监测信号，所述DSP信号处理模块通过待测部位的监测信号判断探头与待测部位的接触情况，所述DSP信号处理模块根据确定的接触情况控制毫米波发生器产生毫米波信号，所述毫米波收发机采用的是多基地扫描方式发送毫米波信号和接收毫米波反射波谱，所述检波模块接收的毫米波反射波谱进行检波筛选；所述DSP信号处理模块对检波后的毫米波反射波谱进行行采样、提取、分析处理；所述输出模块根据信号处理结果，输出检测结果。

本发明的进一步技术方案是：所述监测模块为温度监测模块或压力监测模块或者温度监测模块和压力监测模块。

本发明的进一步技术方案是：所述毫米波收发机包括毫米波收发天线、同轴电缆、波导传输线中任意一种。

本发明的进一步技术方案是：所述毫米波发生器以发生多种频率产生毫米波。

本发明的进一步技术方案是：所述待测部位包括待测血液，根据血液的毫米波反射波谱与血糖浓度关系分析待测血液的血糖浓度。

本发明的技术效果是：构建一种基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测方法，包括如下步骤： DSP信号处理模块通过获取待测部位的监测信号，判断探头与待测部位的接触情况； DSP信号处理模块根据确定的接触情况控制毫米波发生器产生毫米波信号；毫米波收发机采用的是多基地扫描方式发送毫米波信号和接收毫米波反射波谱；对接收的毫米波反射波谱进行检波筛选；对检波后的毫米波反射波谱进行行采样、提取、分析处理；根据信号处理结果，输出检测结果。本发明的基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测方法，通过DSP信号处理模块根据确定的接触情况控制毫米波发生器产生毫米波信号，准确控制毫米波的发生，然后毫米波收发机采用的是多基地扫描方式发送毫米波信号和接收毫米波反射波谱，使毫米波信号和毫米波反射波谱控制更加精确。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的毫米波发生器结构示意图。

图3为本发明的工作原理示意图。

图4为多基地扫描结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。

如图1所示，本发明的具体实施方式是：提供一种基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测方法，包括如下步骤：

检测接触信号：DSP信号处理模块通过获取待测部位的监测信号，判断探头与待测部位的接触情况。

具体实施过程如下：对待测部位进行监测，监测传感器将监测信号发送到DSP信号处理模块，DSP信号处理模块通过获取待测部位的监测信号，判断探头与待测部位的接触情况。具体来说，DSP信号处理模块根据接收的监测信号，判断探头与待测部位为接触或未接触。监测传感器包括温度传感器、压力传感器中的一种或多种。DSP信号处理模块根据温度传感器传感的温度信号或压力传感器传感的压力信号判断探头与待测部位的接触情况，或者采用人体温度/压力传感器传感温度信号和压力信号，人体温度/压力传感器采用的是接触式温度传感，当检测系统触及到人体皮肤产生压力，并伴有温度信息，DSP信号处理模块根据此信号判断探头与待测部位的接触情况。

发生毫米波：DSP信号处理模块根据确定的接触情况控制毫米波发生器产生毫米波信号。

具体实施过程如下：DSP信号处理模块根据接收的监测信号，判断探头与待测部位为接触或未接触。若DSP信号处理模块确定探头与待测部位为接触，则DSP信号处理模块控制毫米波发生器产生毫米波信号；若DSP信号处理模块确定探头与待测部位为未接触，则DSP信号处理模块控制毫米波发生器不工作。

发送毫米波和接收毫米波：毫米波收发机采用的是多基地扫描方式发送毫米波信号和接收毫米波反射波谱。

如图2、图3所示，具体实施过程如下：毫米波收发机采用的是多基地扫描方式扫描，由图4可见，1:1准单基地扫描模式,采样点不密集,信号采集准确度不高,而多基地扫描采用一对多的扫描模式.采样点密集,信号采集准确度提高。毫米波发生器采用集成化器件，采用的是PDRO+倍频电路设计方案产生20GHZ至60GHZ左右的波源，其中，PDRO是毫米波源的核心，它是由介质压控振荡器（DRVCO）和锁相环路组成。由晶振单元提供参考信号，使PDRO锁定在设定的工作频率上；之后经4倍频放大滤波，产生所需毫米波信号，最后经微带波导转换以波导口的方式输出。

检波：对接收的毫米波反射波谱进行检波筛选。

具体实施过程如下：检波模块对接收的毫米波反射波谱进行检波筛选，检出不属于血糖检测范围的波段信号，检波模块的目的是为了得到更准确的人体血糖相关信息，对毫米波的反射波谱进行筛选，使其能够最大限度地排除来自皮肤等其他层组织无关信号的干扰。

信号处理：对检波后的毫米波反射波谱进行行采样、提取、分析处理。

具体实施过程如下：DSP信号处理模块是整个系统的核心部分，其主要包括了TMS320F2812、时钟电路、复位电路、电压调整器、JTAG（联合测试行为组织）接口、程序存储器和数据存储器等，其中F2812集成了丰富的片上外设，如SPI（串行外设接口）、ADC（模拟数字转换）等。DSP信号处理模块主要是控制毫米波发生器产生毫米波信号，同时对检波输出的有用信号进行采样、提取、分析处理。

具体处理过程如下：由于各种物质有其各自的特殊波谱吸收特性，利用待测物质的波谱吸收特性，就可以把它的波谱信号与待测物质中其他物质信号区分开来，从而分析出该物质。具体应用中，比如检测血糖浓度时，所述待测部位包括待测血液，根据血液的毫米波反射波谱与血糖浓度关系分析待测血液的血糖浓度。具体来说，血糖的浓度与反射波谱有直接的对应关系，DSP信号处理模块获取毫米波谐振频率的反射波谱，由于葡萄糖成分在光谱中有特定的变化，所以对特定频率的波谱吸收值进行检测与标定，就可以测出相应的血糖的浓度。DSP信号处理模块根据血糖的浓度与反射波谱的直接对应关系，再通过获取的毫米波反射波谱得到血糖的浓度待测血液的血糖浓度。

输出检测结果：根据信号处理结果，输出检测结果。

具体实施过程如下：输出模块根据DSP信号处理模块的处理结果，将检测结果输出，输出方式包括显示输出和音频输出。

本发明的优选实施方式是：毫米波收发机包括扫描天线阵列，所述扫描天线阵列以多基地扫描方式扫描，由图4可见，1:1准单基地扫描模式,采样点不密集,信号采集准确度不高,而多基地扫描采用一对多的扫描模式.采样点密集,信号采集准确度提高。

本发明的优选实施方式是：所述毫米波发生器以发生多种频率产生毫米波。所述毫米波发生器发生频率为1GHz至100GHz，毫米波发生天线为多频率毫米波天线阵列，所述多频率毫米波天线阵列发生不同频率的毫米波，利用一束一定频率的毫米波传过待测区域。所述毫米波接收天线间隔几次采集待测区域不同频率的血糖吸收信息到各自的通道，产生电信号，实现光电转换，完成所述毫米波接收天线的采样。具体实施例中，所述多频率毫米波天线阵列中的每个天线发生不同频率的毫米波。毫米波发射天线阵列的设计是根据检测模型，每个传感器通道接受不同频率范围的葡萄糖波谱反射信号。为了减小人体内影响血糖检测的其他因素的作用，设计的多频率毫米波发射天线阵列，用多个不同频率的传感器多次探测不同频率范围的葡萄糖吸收波谱，信息互补，然后经阵列信号处理，得出比单一频率毫米波发射天线阵列更精确的血糖值，同时，工作也会比单一频率毫米波发射天线阵列稳定。

如图1所示，本发明的具体实施方式是：构建一种基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测系统，包括监测模块1、毫米波发生器2、毫米波收发机3、检波模块4、DSP信号处理模块5以及输出模块6，所述监测模块1通过传感器获取待测部位的监测信号，所述DSP信号处理模块5通过待测部位的监测信号判断探头与待测部位的接触情况，所述DSP信号处理模块5根据确定的接触情况控制毫米波发生器2产生毫米波信号，所述毫米波收发机3采用的是多基地扫描方式发送毫米波信号和接收毫米波反射波谱，所述检波模块4接收的毫米波反射波谱进行检波筛选；所述DSP信号处理模块5对检波后的毫米波反射波谱进行行采样、提取、分析处理；所述输出模块6根据信号处理结果，输出检测结果。

如图1所示，本发明的具体实施过程是：监测模块1对待测部位进行监测，监测模块包括监测传感器，所述监测模块1为温度监测模块或压力监测模块或者温度监测模块和压力监测模块。监测传感器将监测信号发送到DSP信号处理模块5，DSP信号处理模块5通过获取待测部位的监测信号，判断探头与待测部位的接触情况。具体来说，DSP信号处理模块根据接收的监测信号，判断探头与待测部位为接触或未接触。监测传感器包括温度传感器、压力传感器中的一种或多种。DSP信号处理模块5根据温度传感器传感的温度信号或压力传感器传感的压力信号判断探头与待测部位的接触情况，或者采用人体温度/压力传感器传感温度信号和压力信号，人体温度/压力传感器采用的是接触式温度传感，当检测系统触及到人体皮肤产生压力，并伴有温度信息，DSP信号处理模块5根据此信号判断探头与待测部位的接触情况。DSP信号处理模块5根据接收的监测信号，判断探头与待测部位为接触或未接触。若DSP信号处理模块5确定探头与待测部位为接触，则DSP信号处理模块5控制毫米波发生器产生毫米波信号；若DSP信号处理模块确定探头与待测部位为未接触，则DSP信号处理模块5控制毫米波发生器不工作。毫米波收发机3采用的是多基地扫描方式, 由图4可见，1:1准单基地扫描模式,采样点不密集,信号采集准确度不高,而多基地扫描采用一对多的扫描模式.采样点密集,信号采集准确度提高。毫米波收发机3包括扫描天线阵列，扫描天线阵列以1*1形式发送毫米波源和接收毫米波反射信号。毫米波发生器采用集成化器件，采用的是PDRO+倍频电路设计方案产生20GHZ至60GHZ左右的波源，其中，PDRO是毫米波源的核心，它是由介质压控振荡器（DRVCO）和锁相环路组成。由晶振单元提供参考信号，使PDRO锁定在设定的工作频率上；之后经4倍频放大滤波，产生所需毫米波信号，最后经微带波导转换以波导口的方式输出。检波模块4对接收的毫米波反射波谱进行检波筛选，检波模块4的目的是为了得到更准确的人体血糖相关信息，对毫米波的反射波谱进行筛选，使其能够最大限度地排除来自皮肤等其他层组织无关信号的干扰。DSP信号处理模块5是整个系统的核心部分，其主要包括了TMS320F2812、时钟电路、复位电路、电压调整器、JTAG（联合测试行为组织）接口、程序存储器和数据存储器等，其中F2812集成了丰富的片上外设，如SPI（串行外设接口）、ADC（模拟数字转换）等。DSP信号处理模块5主要是控制毫米波发生器产生毫米波信号，同时对检波输出的有用信号进行采样、提取、分析处理。

具体处理过程如下：由于各种物质有其各自的特殊波谱吸收特性，利用待测物质的波谱吸收特性，就可以把它的波谱信号与待测物质中其他物质信号区分开来，从而分析出该物质。具体应用中，比如检测血糖浓度时，所述待测部位包括待测血液，根据血液的毫米波反射波谱与血糖浓度关系分析待测血液的血糖浓度。具体来说，血糖的浓度与反射波谱有直接的对应关系，DSP信号处理模块获取毫米波谐振频率的反射波谱，由于葡萄糖成分在光谱中有特定的变化，所以对特定频率的波谱吸收值进行检测与标定，就可以测出相应的血糖的浓度。DSP信号处理模块5根据血糖的浓度与反射波谱的直接对应关系，再通过获取的毫米波反射波谱得到血糖的浓度待测血液的血糖浓度。

输出模块6根据DSP信号处理模块的处理结果，将检测结果输出，输出方式包括显示输出和音频输出。

本发明的优选实施方式是：所述毫米波发生模块2以发生多种频率产生毫米波。所述毫米波发生器发生频率为1GHz至100GHz，毫米波发生天线为多频率毫米波天线阵列，所述多频率毫米波天线阵列发生不同频率的毫米波，利用一束一定频率的毫米波传过待测区域。所述毫米波接收天线间隔几次采集待测区域不同频率的血糖吸收信息到各自的通道，产生电信号，实现光电转换，完成所述毫米波接收天线的采样。具体实施例中，所述多频率毫米波天线阵列中的每个天线发生不同频率的毫米波。毫米波发射天线阵列的设计是根据检测模型，每个传感器通道接受不同频率范围的葡萄糖波谱反射信号。为了减小人体内影响血糖检测的其他因素的作用，设计的多频率毫米波发射天线阵列，用多个不同频率的传感器多次探测不同频率范围的葡萄糖吸收波谱，信息互补，然后经阵列信号处理，得出比单一频率毫米波发射天线阵列更精确的血糖值，同时，工作也会比单一频率毫米波发射天线阵列稳定。

本发明的技术效果是：构建一种基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测方法，包括如下步骤： DSP信号处理模块通过获取待测部位的监测信号，判断探头与待测部位的接触情况； DSP信号处理模块根据确定的接触情况控制毫米波发生器产生毫米波信号；毫米波收发机采用的是多基地扫描方式发送毫米波信号和接收毫米波反射波谱；对接收的毫米波反射波谱进行检波筛选；对检波后的毫米波反射波谱进行行采样、提取、分析处理；根据信号处理结果，输出检测结果。本发明的基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测方法，通过DSP信号处理模块根据确定的接触情况控制毫米波发生器产生毫米波信号，准确控制毫米波的发生，然后毫米波收发机采用的是多基地扫描方式发送毫米波信号和接收毫米波反射波谱，使毫米波信号和毫米波反射波谱控制更加精确。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测方法，包括如下步骤：

检测接触信号：DSP信号处理模块通过获取待测部位的监测信号，判断探头与待测部位的接触情况；

发生毫米波：DSP信号处理模块根据确定的接触情况控制毫米波发生器产生毫米波信号；

发送毫米波和接收毫米波：毫米波收发机采用的是多基地扫描方式发送毫米波信号和接收毫米波反射波谱；

检波：对接收的毫米波反射波谱进行检波筛选；

信号处理：对检波后的毫米波反射波谱进行行采样、提取、分析处理；

输出检测结果：根据信号处理结果，输出检测结果。

2.根据权利要求1所述基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测方法，其特征在于，所述监测信号为温度信号或者压力信号或者温度信号和压力信号。

3.根据权利要求1所述基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测方法，其特征在于，毫米波收发机包括扫描天线阵列，所述扫描天线阵列以1*1形式发送毫米波信号和接收毫米波反射信号。

4.根据权利要求1所述基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测方法，其特征在于，所述毫米波发生器以发生多种频率产生毫米波。

5.根据权利要求1所述基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测方法，其特征在于，所述待测部位包括待测血液，根据血液的毫米波反射波谱与血糖浓度关系分析待测血液的血糖浓度。

6.一种基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测系统，其特征在于，包括监测模块、毫米波收发机、毫米波探测器、检波模块、DSP信号处理模块以及输出模块，所述监测模块通过传感器获取待测部位的监测信号，所述DSP信号处理模块通过待测部位的监测信号判断探头与待测部位的接触情况，所述DSP信号处理模块根据确定的接触情况控制毫米波发生器产生毫米波信号，所述毫米波收发机采用的是多基地扫描方式发送毫米波信号和接收毫米波反射波谱，所述检波模块接收的毫米波反射波谱进行检波筛选；所述DSP信号处理模块对检波后的毫米波反射波谱进行行采样、提取、分析处理；所述输出模块根据信号处理结果，输出检测结果。

7.根据权利要求6所述基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测系统，其特征在于，所述监测模块为温度监测模块或压力监测模块或者温度监测模块和压力监测模块。

8.根据权利要求6所述基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测系统，其特征在于，所述毫米波收发机包括毫米波收发天线、同轴电缆、波导传输线中任意一种。

9.根据权利要求6所述基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测系统，其特征在于，所述毫米波发生器以发生多种频率产生毫米波。

10.根据权利要求6所述基于毫米波谐振特性及DSP技术的检测系统，其特征在于，所述待测部位包括待测血液，根据血液的毫米波反射波谱与血糖浓度关系分析待测血液的血糖浓度。