CN105044132B - 一种微波探头源探距离确定方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微波探头源探距离确定方法及系统，步骤如下：A：获取光通量对于吸收系数在微波发生源和微波探测器的间距较大时的灵敏度；B：获取光通量对于散射系数在源探间距较大时的灵敏度；C：获取A步骤灵敏度和B步骤灵敏度的比值M；D：当表面光通量独立于，灵敏度比值的绝对值值最小时，表面光通量相对于散射系数的灵敏度最低，而对于吸收系数的灵敏度最高，此时背景散射对目标浓度吸收光谱的测量影响最小，即可得到最佳源探间距。本发明一种微波探头源探距离确定方法及系统，可以精确确定微波探头中微波发生源、微波探测器的最佳距离，提高使用效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种探头距离确定方法及系统，尤其涉及一种微波探头源探距离确定方法及系统。
背景技术
当前，糖尿病的诊断是通过食用高碳水化合物后，测量到高血糖水平异常来确定。它的治疗目前没有好的办法，只能通过经常检查血糖浓度，通过注射适量的胰岛素来维持血糖的正常水平，由于治疗过程中注射过多或过少胰岛素对患者来说都是致命的，所以准确测量人体血糖浓度对糖尿病患者至关重要。传统的血糖检测方法是由专业人员在化验室进行，是有创的，不仅不够卫生，方便，对经常进行检测式检查带来很大的不便，解决这种问题的最佳方案是研究一种连续无创的血糖检测仪，能够快速连续地检测人体血糖水平，光学无损血糖检测技术即能满足上述要求。其中基于微波的无损血糖检测技术就是其中的一种。它采用非致电离辐射照射样品，是完全无创的，不用消耗试剂，测试速度快，可实现连续测量。采用微波进行无创血糖检测方法主要的研究工作集中在光学传感器设计与光谱数据处理方法上。将微波通过一部分血管区域，从得到的光谱信息中提取相应的血糖浓度信息。对于测量血糖的无创探头装置，现有技术中，微波探头通常为包括微波发生源和微波探测器的一体式探头，由于微波发生源和微波探测器近距离工作时会影响测量效果，现有技术，未细化研究其距离。因此，需要确定微波发生源和微波探测器之间的最佳工作距离。
发明内容
本发明解决的技术问题是：构建一种微波探头源探距离确定方法及系统，克服现有技术对于一体式微波探头，不能确定微波发生源和微波探测器最佳距离的技术问题。
本发明的技术方案是：提供一种微波探头源探距离确定方法，步骤如下：
A：获取光通量对于吸收系数在微波发生源和微波探测器的间距较大时的灵敏度；
B：获取光通量对于散射系数在源探间距较大时的灵敏度；
C：获取A步骤灵敏度和B步骤灵敏度的比值M；
D：当表面光通量独立于，灵敏度比值的绝对值值最小时，表面光通量相对于散射系数的灵敏度最低，而对于吸收系数的灵敏度最高，此时背景散射对目标浓度吸收光谱的测量影响最小，即可得到最佳源探间距。
本发明的进一步技术方案是：使用时，增加入射光强度。
本发明的进一步技术方案是：所述微波发生源呈环形，微波环形发射。
本发明的进一步技术方案是：所述微波探测器呈环形，环形接收微波。
本发明的进一步技术方案是：所述微波发生源呈环形，所述微波探测器呈环形，所述微波发生源在内环，所述微波探测器为外环。
本发明的技术方案是：构建一种微波探头源探距离确定系统，包括微波发生源、微波探测器、第一灵敏度获取模块、第二灵敏度获取模块、灵敏度比值确定模块、源探距离确定模块，所述微波发生源和所述微波探测器组成微波探头，所述第一灵敏度获取模块获取光通量对于吸收系数在微波发生源和微波探测器的间距较大时的灵敏度；所述第二灵敏度获取模块获取光通量对于散射系数在源探间距较大时的灵敏度；所述灵敏度比值确定模块获取A步骤灵敏度和B步骤灵敏度的比值M；当表面光通量独立于，灵敏度比值的绝对值值最小时，表面光通量相对于散射系数的灵敏度最低，而对于吸收系数的灵敏度最高，此时背景散射对目标浓度吸收光谱的测量影响最小，所述源探距离确定模块得到最佳源探间距。
本发明的进一步技术方案是：所述微波发生源呈环形，微波环形发射。
本发明的进一步技术方案是：所述微波探测器呈环形，环形接收微波。
本发明的进一步技术方案是：所述微波发生源呈环形，所述微波探测器呈环形，所述微波发生源在内环，所述微波探测器为外环。
本发明的技术效果是：构建一种微波探头源探距离确定方法及系统，步骤如下：A：获取光通量对于吸收系数在微波发生源和微波探测器的间距较大时的灵敏度；B：获取光通量对于散射系数在源探间距较大时的灵敏度；C：获取A步骤灵敏度和B步骤灵敏度的比值M；D：当表面光通量独立于，灵敏度比值的绝对值值最小时，表面光通量相对于散射系数的灵敏度最低，而对于吸收系数的灵敏度最高，此时背景散射对目标浓度吸收光谱的测量影响最小，即可得到最佳源探间距。本发明一种微波探头源探距离确定方法及系统，可以精确确定微波探头中微波发生源、微波探测器的最佳距离，提高使用效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的模块结构示意图。
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。
本发明的具体实施方式是：提供一种微波探头源探距离确定方法，步骤如下：
A：获取光通量对于吸收系数在微波发生源和微波探测器的间距较大时的灵敏度；
B：获取光通量对于散射系数在源探间距较大时的灵敏度；
C：获取A步骤灵敏度和B步骤灵敏度的比值M；
D：当表面光通量独立于，灵敏度比值的绝对值值最小时，表面光通量相对于散射系数的灵敏度最低，而对于吸收系数的灵敏度最高，此时背景散射对目标浓度吸收光谱的测量影响最小，即可得到最佳源探间距。
如图1所示，本发明的具体实施过程是：为了得到源探距离的理论最佳值，来达到使背景散射对测量结果影响最小的目的。由光子扩散传输理论得知，不同的源探间距将影响表面光通量R对介质吸收系数、约化散射系数的灵敏度。假定源探间距为，则有光通量：
（1）
其中，，为探测器面积，，K是无纲量的常数，为吸收系数，为散射系数。
当满足时，为得到光通量对于在源探间距较大时的灵敏度，对（1）式进行求导，可得
（2）
当满足时，为得到光通量对于在源探间距较大时的灵敏度，同样对（1）式进行求导，可得
（3）
为了得到与微波测量相关的重要提示，对，计算其比值M，可得
（4）
通过（4）式的结果我们可以看出，当源探间隔较大时，表面光通量对吸收系数和散射系数改变的灵敏度是相同的，而当较小时，（1）式方程可以表示为
则其对应的相关灵敏度，分别为
由上推导可得，当源探间距很小时，探测器收集到的主要为前向散射光，而在源探间距较大的时候，收集到的主要是后向散射光，基于此，需要找到一个合适的源探间距值，使等于零，此时，表面光通量独立于，同时对的灵敏度仍然保持在比较高的值，灵敏度的比值的绝对值值最小时，表面光通量相对于散射系数的灵敏度最低，而对于吸收系数的灵敏度最高，此时背景散射对目标浓度吸收光谱的测量影响最小，即可得到最佳源探间距。
本发明的优选实施方式是：为了克服微波信号微弱的问题，我们将增大入射光光强作为提高信号强度的方法，在波传输过程中采用环形导波束。
如图1所示，本发明的优选实施方式是：所述微波发生源呈环形，所述微波发生源在内环，微波环形发射；所述微波探测器呈环形，所述微波探测器为外环，环形接收微波。采用此波导传输，同时系统探头采用环圆式设计，比起点状的光源具有更广泛的照射面积，能够大大提高入射光强度。
如图1、图2所示，本发明的具体实施方式是：构建一种微波探头源探距离确定系统，包括微波发生源1、微波探测2器、第一灵敏度获取模块3、第二灵敏度获取模块4、灵敏度比值确定模块5、源探距离确定模块6，所述微波发生源1和所述微波探测器2组成微波探头，所述第一灵敏度获取模块3获取光通量对于吸收系数在微波发生源和微波探测器的间距较大时的灵敏度；所述第二灵敏度获取模块4获取光通量对于散射系数在源探间距较大时的灵敏度；所述灵敏度比值确定模块5获取A步骤灵敏度和B步骤灵敏度的比值M；当表面光通量独立于，灵敏度比值的绝对值值最小时，表面光通量相对于散射系数的灵敏度最低，而对于吸收系数的灵敏度最高，此时背景散射对目标浓度吸收光谱的测量影响最小，所述源探距离确定模块6得到最佳源探间距。
如图1、图2所示，本发明的具体实施过程是：为了得到源探距离的理论最佳值，来达到使背景散射对测量结果影响最小的目的。由光子扩散传输理论得知，不同的源探间距将影响表面光通量R对介质吸收系数、约化散射系数的灵敏度。假定源探间距为，则有光通量：
（1）
其中，，为探测器面积，，K是无纲量的常数，为吸收系数，为散射系数。
当满足时，第一灵敏度获取模块3为得到光通量对于在源探间距较大时的灵敏度，对（1）式进行求导，可得
（2）
当满足时，第二灵敏度获取模块4为得到光通量对于在源探间距较大时的灵敏度，同样对（1）式进行求导，可得
（3）
为了得到与微波测量相关的重要提示，灵敏度比值确定模块5对，计算其比值M，可得
（4）
通过（4）式的结果我们可以看出，当源探间隔较大时，表面光通量对吸收系数和散射系数改变的灵敏度是相同的，而当较小时，（1）式方程可以表示为
则其对应的相关灵敏度，分别为
由上推导可得，当源探间距很小时，探测器收集到的主要为前向散射光，而在源探间距较大的时候，收集到的主要是后向散射光，基于此，需要找到一个合适的源探间距值，使等于零，此时，表面光通量独立于，同时对的灵敏度仍然保持在比较高的值，灵敏度的比值的绝对值值最小时，表面光通量相对于散射系数的灵敏度最低，而对于吸收系数的灵敏度最高，此时背景散射对目标浓度吸收光谱的测量影响最小，源探距离确定模块6即可得到最佳源探间距。
本发明的技术效果是：构建一种微波探头源探距离确定方法及系统，步骤如下：A：获取光通量对于吸收系数在微波发生源和微波探测器的间距较大时的灵敏度；B：获取光通量对于散射系数在源探间距较大时的灵敏度；C：获取A步骤灵敏度和B步骤灵敏度的比值M；D：当表面光通量独立于，灵敏度比值的绝对值值最小时，表面光通量相对于散射系数的灵敏度最低，而对于吸收系数的灵敏度最高，此时背景散射对目标浓度吸收光谱的测量影响最小，即可得到最佳源探间距。本发明一种微波探头源探距离确定方法及系统，可以精确确定微波探头中微波发生源、微波探测器的最佳距离，提高使用效果。
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 (9)
1.一种微波探头源探距离确定方法，步骤如下：
A：获取光通量R(ρ)对于吸收系数μa在微波发生源和微波探测器的间距较大时的灵敏度Sa；
B：获取光通量R(ρ)对于散射系数μst在源探间距较大时的灵敏度Sst；
C：获取A步骤灵敏度Sa和B步骤灵敏度Sst的比值M，
D：当表面光通量R(ρ)独立于μst，灵敏度比值的绝对值|M|值最小时，表面光通量相对于散射系数的灵敏度最低，而对于吸收系数的灵敏度最高，此时背景散射对目标浓度吸收光谱的测量影响最小，即可得到最佳源探间距ρ。
2.根据权利要求1所述微波探头源探距离确定方法，其特征在于，使用时，增加入射光强度。
3.根据权利要求1所述微波探头源探距离确定方法，其特征在于，所述微波发生源呈环形，微波环形发射。
4.根据权利要求1所述微波探头源探距离确定方法，其特征在于，所述微波探测器呈环形，环形接收微波。
5.根据权利要求1所述微波探头源探距离确定方法，其特征在于，所述微波发生源呈环形，所述微波探测器呈环形，所述微波发生源在内环，所述微波探测器为外环。
6.一种微波探头源探距离确定系统，其特征在于，包括微波发生源、微波探测器、第一灵敏度获取模块、第二灵敏度获取模块、灵敏度比值确定模块、源探距离确定模块，所述微波发生源和所述微波探测器组成微波探头，所述第一灵敏度获取模块获取光通量R(ρ)对于吸收系数μa在微波发生源和微波探测器的间距较大时的灵敏度Sa；所述第二灵敏度获取模块获取光通量R(ρ)对于散射系数μst在源探间距较大时的灵敏度Sst；所述灵敏度比值确定模块获取灵敏度Sa和灵敏度Sst的比值M，当表面光通量R(ρ)独立于μst，灵敏度比值的绝对值|M|值最小时，表面光通量相对于散射系数的灵敏度最低，而对于吸收系数的灵敏度最高，此时背景散射对目标浓度吸收光谱的测量影响最小，所述源探距离确定模块得到最佳源探间距ρ。
7.根据权利要求6所述微波探头源探距离确定系统，其特征在于，所述微波发生源呈环形，微波环形发射。
8.根据权利要求6所述微波探头源探距离确定系统，其特征在于，所述微波探测器呈环形，环形接收微波。
9.根据权利要求6所述微波探头源探距离确定系统，其特征在于，所述微波发生源呈环形，所述微波探测器呈环形，所述微波发生源在内环，所述微波探测器为外环。
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Effective date of registration: 20171116 Address after: Two road 518000 Guangdong city of Shenzhen province Nanshan District Xili Street North No. 15 on the third floor of the 301 science and technology Applicant after: SHENZHEN YITI TERAHERTZ TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 518000 Guangdong city of Shenzhen province Nanshan District Xiangshan overseas Chinese overseas Chinese town west two North Road, building six floor 601 10 Maohua Applicant before: One Tai Tang Science and Technology Ltd. of Shenzhen |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 518000 Room 402, 4th Floor, Clean Sunshine Park Office Building, No. 5 Langshan Road, Songping Mountain Community, Xili Street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant after: Shenzhen Terahertz Technology Co., Ltd. Address before: 518000, 301, 3rd floor, No. 15 North Science and Technology Second Road, Xili Street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant before: SHENZHEN YITI TERAHERTZ TECHNOLOGY CO., LTD. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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