CN112237424A - 高精度阻抗测量 - Google Patents

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CN112237424A
CN112237424A CN202010601538.3A CN202010601538A CN112237424A CN 112237424 A CN112237424 A CN 112237424A CN 202010601538 A CN202010601538 A CN 202010601538A CN 112237424 A CN112237424 A CN 112237424A
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electrodes
control engine
electrode
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impedance
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A·查达克
R·R·帕图库里
A·米里亚拉
S·奥斯瓦尔
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Abstract

本申请提供了一种测量电路(300)。测量电路(300)包含控制引擎(320)。激励源(302)耦合到控制引擎(320)。第一电极组(322、326)和第二电极组(324、328)耦合到激励源(302)并从激励源(302)接收电流。控制引擎(320)以第一模式和第二模式操作激励源(302)。在第一模式下，控制引擎(320)测量与第一电极组(322、326)和第二电极组(324、328)相关联的寄生阻抗，而在第二模式下，控制引擎(320)测量第一电极组(322、326)和第二电极组(324、328)的阻抗以及外部物体(350)的阻抗。

Description

高精度阻抗测量
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年7月1日提交的印度临时专利申请No.201941026256的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本申请总体上涉及生物特征监测设备，更具体地涉及一种生物特征监测设备中用于精确测量生物物体的阻抗的的测量电路。
背景技术
由于包括人体在内的生物物体的阻抗测量在多种临床应用中的使用，因此人们对其越来越感兴趣。人体的阻抗已在临床上广泛用于不同领域，包括营养、身体成分分析、肾脏病、肠胃病、肥胖症分析以及其他关键医学应用。许多持续的研究旨在通过使用与传统方法相比低成本、快速和安全的方法来提供准确的阻抗测量。
人体阻抗的测量涉及将电极附接在人体的皮肤上。在某些系统中，四个电极附接在人体的不同部位。电极连接到阻抗测量仪器。电流通过电极到达人体，并且通过阻抗测量仪器测量和分析电极两端的电压差，以产生人体的阻抗值。
当电极的阻抗低于与电极相关联的寄生阻抗时，如此测量的人体阻抗的值是相当准确的。然而，当电极的阻抗高并且与寄生阻抗相当时，如此测量的人体阻抗的值是不准确的，并且误差可能高达准确值的十倍。该误差在可穿戴生物特征监测设备中尤其明显，在该类设备中，接触电极的阻抗非常高，可与寄生阻抗相当。
发明内容
根据本公开的一个方面，公开了一种测量电路。测量电路包含控制引擎。激励源耦合到控制引擎。第一电极组和第二电极组耦合到激励源并从激励源接收电流。控制引擎以第一模式和第二模式操作激励源。在第一模式下，控制引擎测量与第一电极组和第二电极组相关联的寄生阻抗，而在第二模式下，控制引擎测量第一电极组和第二电极组的阻抗以及外部物体的阻抗。
附图说明
图1是根据一个实施例的示出测量电路的框图。
图2是根据一个实施例的示出测量电路的框图。
图3是根据一个实施例的示出测量电路的框图。
图4是根据一个实施例的示出测量电路的操作方法的流程图。
图5是根据一个实施例的生物特征监测设备。
具体实施方式
图1是根据一个实施例的示出测量电路100的框图。测量电路100包含激励源102、一对电阻器Rs 108、第一多路复用器MUX1 110以及表示为第一电极E1 122、第二电极E2124、第三电极E3 126和第四电极E4 128的一电极组。测量电路100还包含第二多路复用器MUX2 130和控制引擎120。第一电极E1 122、第二电极E2 124、第三电极E3 126和第四电极E4 128耦合到第一多路复用器MUX1 110和第二多路复用器MUX2 130。
控制引擎120包括模拟处理块112、模数转换器(ADC)114、数字处理块116和处理器118。模拟处理块112耦合至第二多路复用器MUX2 130。ADC 114耦合到模拟处理块112。数字处理块116耦合在ADC 114和处理器118之间。处理器118、数字处理块116、ADC 114、模拟处理块112、激励源102、第一多路复用器MUX1 110和第二多路复用器MUX2 130都通过共用连接路径152彼此耦合。
与该电极组中的每个电极相关联的寄生阻抗被表示为第一寄生阻抗Cp1 132、第二寄生阻抗Cp2 134、第三寄生阻抗Cp3 136和第四寄生阻抗Cp4 138。为了便于说明，寄生阻抗被表示为电容器。由于在放置测量电路100的板或PCB上的布线而产生了寄生阻抗，并且通常为皮卡法拉的数量级。
第一寄生阻抗Cp1 132与第一电极E1 122相关联，并且第二寄生阻抗Cp2 134与第二电极E2 124相关联。第三寄生阻抗Cp3 136与第三电极E3 126相关联，并且第四寄生阻抗Cp4 138与第四电极E4 128相关联。
外部物体的阻抗是Zb 150。在一个示例中，外部物体是人体。在另一个示例中，外部物体是生物物体。在又一个示例中，外部物体是任何非活体制品。当外部物体耦合到测量电路100中的电极组时，在外部物体与测量电路100之间形成网络。由于电极与外部物体的接触，该网络包括多个阻抗。ZE1 142代表与第一电极E1 122相关联的阻抗，ZE2 144是与第二电极E2 124相关联的阻抗。ZE3 146代表与第三电极E3 126相关联的阻抗，而ZE4 148代表与第四电极E4 128相关联的阻抗。测量电路100可以包括相关领域的技术人员已知的一个或更多个附加组件，并且为了简单描述这里不讨论测量电路100。现在结合图2和图3解释测量电路100的操作。
图2是根据一个实施例的示出测量电路200的框图。测量电路200类似于测量电路100，并且解释了测量电路100的操作。在测量电路100中，控制引擎120以第一模式和第二模式操作激励源102。第一模式下的操作通过图2进行解释，第二模式下的操作通过图3进行解释。
测量电路200的连接类似于测量电路100，并且为了简洁描述这里不讨论测量电路200的连接。测量电路200不耦合至外部物体。因此，在图2中未示出外部物体Zb的阻抗和由于电极与外部物体的接触而产生的阻抗(ZE1至ZE4)。
控制引擎220在第一模式和第二模式下操作激发源202。在第一模式中，控制引擎220配置激励源202以将电流提供给第一电极组。在一个示例中，第一电极组包括第一电极E1 222和第三电极E3 226。控制引擎220配置第一多路复用器MUX1 210，以便将来自激发源202的电流提供给第一电极E1 222和第三电极E3 226。激励源202将电流提供给第一电极E1222，并且该电流通过第三电极E3 226遍历回到激励源202。
控制引擎220测量第一电极组两端的电压。控制引擎220测量节点N1 204和节点N2206处的分别定义为VN1和VN2的电压。控制引擎220还测量在第一电极E1 222和第三电极E3226处的定义为VE1和VE3的电压。通过第一寄生阻抗Cp1 232的电流被测量为：
Figure BDA0002559173430000031
第一寄生阻抗Cp1 232被定义为：
Figure BDA0002559173430000032
通过第三寄生阻抗Cp3 236的电流被定义为：
Figure BDA0002559173430000041
第三寄生阻抗Cp3 236被定义为：
Figure BDA0002559173430000042
因此，使用上述步骤，测量电路200测量与第一电极组相关联的寄生阻抗。使用等式2通过测量电路200来测量第一寄生阻抗Cp1 232，并且使用等式4通过测量电路200来测量第三寄生阻抗Cp3 236。
控制引擎220将激励源202配置为向第二电极组提供电流。在一个示例中，第二电极组包括第二电极E2 224和第四电极E4 228。控制引擎220配置第一多路复用器MUX1 210，以便将来自激发源202的电流提供给第二电极E2 224和第四电极E4 228。激励源202将电流提供给第二电极E2 224，并且该电流通过第四电极E4 228遍历回到激励源202。
控制引擎220测量第二电极组两端的电压。控制引擎220测量在节点N1 204和节点N2 206处的被分别定义为VN1和VN2的电压。控制引擎220还测量在第二电极E2 224和第四电极E4 228处的被定义为VE2和VE4的电压。通过第二寄生阻抗Cp2 234的电流被测量为：
Figure BDA0002559173430000043
第二寄生阻抗Cp2 234被定义为：
Figure BDA0002559173430000044
通过第四寄生阻抗Cp4 238的电流被定义为：
Figure BDA0002559173430000045
第四寄生阻抗Cp4 238被定义为：
Figure BDA0002559173430000046
因此，使用上述步骤，测量电路200测量与第二电极组相关联的寄生阻抗。第二寄生阻抗Cp2 234使用等式6由测量电路200测量，并且第四寄生阻抗Cp4 238使用等式8由测量电路200测量。
就控制引擎120的操作而言，处理器118将第二多路复用器MUX2 130配置为接收在第一节点N1 104，第二节点N2 106以及在第一电极E1 122、第二电极E2 124、第三电极E3126和第四电极E4 128中的每个处测量的电压。这些电压中的每个都由模拟处理块112接收以生成第一信号。模数转换器(ADC)114从第一信号生成数字信号，并且数字处理块116从数字信号生成第二信号。处理器118处理与每个电压相对应的第二信号，以测量第一寄生阻抗Cp1 232、第三寄生阻抗Cp3 236、第二寄生阻抗Cp2 234和第四寄生阻抗Cp4 238。
因此，在第一模式中，测量电路200使用第一电极组和第二电极组两端测量的电压来测量寄生阻抗Cp1 232至Cp4 238。应当理解，第一电极组和第二电极组中的电极组合可以基于设计需要而不同。而且，第一电极组和第二电极组中的电极数量可以根据应用而变化。另外，出于解释的目的，激励源202被认为是电压源。应当理解，激励源202也可以是电流源，在这种情况下，将不需要一对电阻Rs 208，并且对于激励源202来说，通过每个寄生阻抗的电流是已知的。在这种情况下，控制引擎220将直接测量每个电极处的电压。
图3是根据一个实施例的示出测量电路300的框图。测量电路300类似于测量电路100，并且解释了测量电路100的操作。在测量电路100中，控制引擎120以第一模式和第二模式操作激励源102。在第一模式下的操作通过图2进行解释，第二模式下的操作通过图3进行解释。
测量电路300的连接类似于测量电路100，并且为了简洁描述这里不讨论测量电路300的连接。测量电路300耦合到外部物体。因此，图3示出了外部物体的阻抗Zb 350和由于电极与外部物体的接触而产生的阻抗(ZE1 342至ZE4 348)。
控制引擎320以第一模式和第二模式操作激励源302。在第二模式中，控制引擎320配置激发源302以向第一电极组提供电流。在一个示例中，第一电极组包括第一电极E1 322和第三电极E3 326。第二电极组包括第二电极E2 324和第四电极E4 328。控制引擎320配置第一多路复用器MUX1 310从而将来自激励源302的电流提供给第一电极E1 322和第三电极E3 326。激励源302将电流提供给第一电极E1 322，并且该电流通过第三电极E3 326遍历回到激励源302。
控制引擎320测量在节点N1 304和节点N2 306处的被分别定义为VN1和VN2的电压。控制引擎320测量在第一电极组和第二电极组的每个电极两端的第一电压组。第一电压组被定义为V1E1、V1E3、V1E2和V1E4，其中V1E1是第一电极E1 322处的电压，V1E3是第三电极E3 326处的电压，V1E2是第二电极E2 324处的电压，V1E4是第四电极E4 328处的电压。通过第一寄生阻抗Cp1 332的电流被测量为：
Figure BDA0002559173430000061
从等式2获得第一寄生阻抗Cp1 332的值。通过第三寄生阻抗Cp3 336的电流被定义为：
Figure BDA0002559173430000062
从等式4获得第三寄生阻抗Cp3 336的值。通过与第一电极E1 322相关联的阻抗ZE1 342的电流被定义为：
Figure BDA0002559173430000063
通过与第三电极E3 326相关联的阻抗ZE3 346的电流被定义为：
Figure BDA0002559173430000064
通过与第二电极E2 324相关联的阻抗ZE2 344的电流被定义为：
Figure BDA0002559173430000065
从等式6获得第二寄生阻抗Cp2 334的值。通过与第四电极E4 328相关联的阻抗ZE4 348的电流被定义为：
Figure BDA0002559173430000066
从等式8获得第四寄生阻抗Cp4 338的值。与第二电极E2 324相关联的阻抗ZE2344被测量定义如下：
Figure BDA0002559173430000067
类似地，与第三电极E3 326相关联的阻抗ZE3 346被测量如下：
Figure BDA0002559173430000068
控制引擎320配置激励源302以向包括第二电极E2 324和第四电极E4 328的第二电极组提供电流。控制引擎320配置第一多路复用器MUX1 310，使得来自激励源302的电流被提供给第二电极E2 324和第四电极E4 328。激励源302将电流提供给第二电极E2 324，并且该电流通过第四电极E4 328遍历回激励源302。
控制引擎320测量在节点N1 304和节点N2 306处的被分别定义为VN1和VN2的电压。控制引擎320测量在第一电极组和第二电极组中的每个电极两端的第二电压组。第二电压组被定义为V2E1、V2E3、V2E2和V2E4，其中V2E1是第一电极E1 322上的电压，V2E3是第三电极E3326上的电压，V2E2是第二电极E2 324上的电压，V2E4是第四电极E4 328上的电压。通过第二寄生阻抗Cp2 334的电流被测量为：
Figure BDA0002559173430000071
通过第四寄生阻抗Cp4 338的电流被定义为：
Figure BDA0002559173430000072
通过与第二电极E2 324相关联的阻抗ZE2 344的电流被定义为：
Figure BDA0002559173430000073
通过与第四电极E4 328相关联的阻抗ZE4 348的电流被定义为：
Figure BDA0002559173430000074
通过与第一电极E1 322相关联的阻抗ZE1 342的电流被定义为：
Figure BDA0002559173430000075
通过与第三电极E3 326相关联的阻抗ZE3 346的电流被定义为：
Figure BDA0002559173430000076
与第二电极E2 324相关联的阻抗ZE2 344被测量如下：
Figure BDA0002559173430000077
类似地，与第三电极E3 326相关联的阻抗ZE3 346被测量定义如下：
Figure BDA0002559173430000078
控制引擎320中的处理器318通过等式15和23来测量与第一电极E1 322相关联的阻抗ZE1 342，定义如下：
Figure BDA0002559173430000079
控制引擎320中的处理器318通过等同等式16和24来测量与第四电极E4 328相关联的阻抗ZE4 348，定义如下：
Figure BDA0002559173430000081
使用等式25和26，处理器318测量外部物体的阻抗Zb 350，定义如下：
Figure BDA0002559173430000082
就控制引擎320的操作而言，处理器318将第二多路复用器MUX2 330配置为接收在第一节点N1 304、第二节点N2 306、第一电压组和第二电压组处测量的电压。这些电压中的每个被模拟处理块312顺序地接收以生成第一信号。模数转换器(ADC)314从第一信号生成数字信号，并且数字处理块316从数字信号生成第二信号。处理器318处理与每个电压相对应的第二信号，以最终测量外部物体的阻抗Zb 350。
因此，在第一模式下，测量电路300测量分别与电极E1 322至E4 328相关联的寄生阻抗Cp1 332至Cp4 338。在第二模式下，测量电路300使用在第一模式下测量的寄生阻抗、第一电压组和第二电压组，测量分别与电极E1 322至E4 328相关联的阻抗ZE1 342至ZE4348和外部物体的阻抗Zb 350。
应当理解，第一电极组和第二电极组中的电极组合可以基于设计需要而不同。而且，第一电极组和第二电极组中的电极数量可以根据应用而变化。另外，出于说明的目的，激励源302已经被认为是电压源。应当理解，激励源302也可以是电流源，在这种情况下，将不需要一对电阻Rs 308。
即使当寄生阻抗或与每个电极相关联的阻抗非常高时，测量电路300提供对外部物体的阻抗Zb 350的精确测量。而且，测量电路300提供了解决等式1至27所示的简单线性等式的机制，以获得外部物体的阻抗Zb 350。因此，通过测量电路300避免了求解非线性方程的复杂性。测量电路300发现了在需要对人体的精确阻抗测量的可穿戴和医疗设备中的应用。
图4是根据一个实施例的示出了测量电路的操作方法的流程图400。结合图1所示的测量电路100来解释流程图400。如所讨论的，结合图2和图3示出了测量电路100的操作。因此，测量电路200和测量电路300也是用来解释流程图400。在步骤402，激励源以第一模式向第一电极组和第二电极组提供电流，其中不存在外部体连接。在步骤404，测量与第一电极组和第二电极组相关联的寄生阻抗。
在测量电路200中，控制引擎220配置激励源202以在第一模式下向第一电极组提供电流。在一个示例中，第一电极组包括第一电极E1 222和第三电极E3 226。控制引擎220测量在第一电极E1 222和第三电极E3 226的电压。控制引擎220还测量在节点N1 204和节点N2 206的电压。这些电压被用于测量第一寄生阻抗Cp1 232和第三寄生阻抗Cp3 236。
控制引擎220将激励源202配置为向第二电极组提供电流。在一个示例中，第二电极组包括第二电极E2 224和第四电极E4 228。控制引擎220测量第二电极组两端的电压。控制引擎220还测量节点N1 204和节点N2 206处的电压。这些电压用于测量第二寄生阻抗Cp2234和第四寄生阻抗Cp4 238。
在步骤406，外部物体耦合到第一电极组和第二电极组。在图3中，测量电路300耦合到外部物体。因此，示出了外部物体的阻抗Zb 350和由于电极与外部物体的接触而产生的阻抗(ZE1 342至ZE4 348)。
在步骤408，激发源以第二模式向第一电极组和第二电极组提供电流。在步骤410，测量与第一电极组和第二电极组以及外部物体相关联的阻抗。在第二模式下，控制引擎320配置激励源302以向第一电极组提供电流。在一个示例中，第一电极组包括第一电极E1 322和第三电极E3 326。第二电极组包括第二电极E2 324和第四电极E4 328。控制引擎320测量在节点N1 304和节点N2 306的电压。控制引擎320测量在第一电极组和第二电极组中的每个电极两端的第一电压组。
控制引擎320配置激励源302以将电流提供给第二电极组，该第二电极组包括第二电极E2 324和第四电极E4 328。控制引擎320测量节点N1 304和节点N2 306处的被分别定义为VN1和VN2的电压。控制引擎320测量在第一电极组和第二电极组中的每个电极两端的第二电压组。
测量电路300使用在第一模式下的寄生阻抗、第一电压组和第二电压组测量分别与电极E1 322至E4 328相关联的阻抗ZE1 342至ZE4 348和外部物体的阻抗Zb 350。
就控制引擎320的操作而言，处理器318将第二多路复用器MUX2 330配置为接收在第一节点N1 304、第二节点N2 306、第一电压组和第二电压组处测量的电压。这些电压中的每个被模拟处理块312顺序地接收以生成第一信号。模数转换器(ADC)314从第一信号生成数字信号，并且数字处理块316从数字信号生成第二信号。处理器318处理与每个电压相对应的第二信号，以最终测量外部物体的阻抗Zb 350。
即使在寄生阻抗或与每个电极相关联的阻抗非常高时，流程图400所示的方法提供外部物体的阻抗Zb 350的准确测量。而且，该方法提供了一种解简单线性等式以获得外部物体的阻抗Zb 350的机制。因此，通过流程图400所示的方法避免了求解非线性方程的复杂性。该方法发现在需要对人体的精确阻抗测量的可穿戴和医疗设备中的应用。
图5示出了根据一个实施例的生物特征监测设备500。在一个示例中，生物特征监测设备500是或被并入到移动通信设备中，诸如移动电话、个人数字助理、个人计算机或任何其他类型的电子系统。在另一个示例中，生物特征监测设备500是便携式个人健康监测设备。生物特征监测设备500可以是可穿戴设备或非可穿戴设备。生物特征监测设备500可以被安装或者是人类使用的电子或机械装置的一部分。生物特征监测设备500可以包括相关领域技术人员已知的一个或更多个附加组件，并且为了简单描述在此不讨论。
在一些实施例中，生物特征监测设备500包括百万储存单元或片上系统(SoC)，其包括诸如CPU(中央处理单元)的处理单元512。例如，处理单元512可以是CISC型(复杂指令集计算机)CPU、RISC型CPU(精简指令集计算机)或数字信号处理器(DSP)。处理单元512通常但非必须位于生物特征监测设备500上。
生物特征监测设备500还包括各种传感器，包括高度传感器504、运动传感器506、心率传感器508和位置传感器510。为了简化描述，生物特征监测设备500可以包括图5中未提及的生物特征传感器、生理传感器和环境传感器中的一种或更多种类型。
生物特征监测设备500还包括通信电路514。在一个示例中，这些传感器中的一种或更多种位于生物特征监测设备500的外部。在这种情况下，生物特征监测设备500可以使用通信电路514与这些外部设备通信，通信电路514可以是有线或无线的。应当理解，外部设备可以是具有一种或更多种传感器的智能手机，并且生物特征监测设备500能够与这样的智能手机通信。所有这些变型和实施方式应理解为在本公开的范围内。
生物特征监测设备500包括显示器502。应当理解，显示器502也可以在生物特征监测设备500的外部。生物特征监测设备500可以从嵌入式传感器和/或外部设备收集一种或更多种类型的生理和/或环境数据，并将此类数据传达给其他设备。数据可以由用户在计算机、移动电话或健康站中存储、处理和可视化。
生物特征监测设备500包括测量电路520。测量电路520在连接和操作方面类似于测量电路100。测量电路520的操作类似于通过图2和图3解释其操作的测量电路100。测量电路520类似于测量电路100，包括控制引擎和耦合至控制引擎的激励源。测量电路520还包括第一电极组和第二电极组。
激励源以第一模式向第一电极组和第二电极组提供电流。测量与第一电极组和第二电极组相关联的寄生阻抗。在测量电路520中，控制引擎配置激励源以在第一模式下向第一电极组提供电流。控制引擎测量第一电极组处的电压。这些电压用于测量与第一电极组相关联的寄生阻抗。
控制引擎将激励源配置为向第二电极组提供电流。控制引擎测量第二电极组两端的电压。这些电压用于测量与第二电极组相关联的寄生阻抗。
在第二模式下，外部物体耦合到第一电极组和第二电极组。在一个实例中，外部物体是生物物体或人体。在另一个示例中，外部物体是任何非活体制品。激励源以第二模式向第一电极组和第二电极组提供电流。测量与第一和第二电极组以及外部物体相关的阻抗。
在第二模式下，控制引擎将激励源配置为向第一电极组提供电流。控制引擎测量在第一电极组和第二电极组中的每个电极两端的第一电压组。控制引擎将激励源配置为向第二电极组提供电流。控制引擎测量在第一电极组和第二电极组的每个电极两端的第二电压组。测量电路520使用在第一模式下测量的寄生阻抗、第一电压组和第二电压组来测量与电极相关联的阻抗和外部物体的阻抗。
生物特征监测设备500中的各种传感器生成感测信号，并且处理单元512从感测信号生成分析参数。分析参数显示在显示器502上。处理单元512还从测量电路520接收外部物体的阻抗值，并显示在显示器502上。
在权利要求的范围内，在所描述的实施例中可以进行修改，并且在其他实施例中可以。

Claims (20)

1.一种测量电路，其包括：
控制引擎；
激励源，其耦合到所述控制引擎；以及
第一电极组和第二电极组，其耦合到所述激励源并被配置为从所述激励源接收电流，其中所述控制引擎被配置为以第一模式和第二模式操作所述激励源，并且其中在所述第一模式下，所述控制引擎被配置为测量与所述第一电极组和所述第二电极组相关联的寄生阻抗，在所述第二模式下，所述控制引擎被配置为测量所述第一电极组和所述第二电极组的阻抗以及外部物体的阻抗。
2.根据权利要求1所述的测量电路，其中，在所述第二模式下，所述外部物体耦合到所述第一电极组和所述第二电极组。
3.根据权利要求1所述的测量电路，其中，在所述第一模式下：
所述控制引擎将所述激励源配置为向所述第一电极组提供电流；
所述控制引擎被配置为测量在所述第一电极组的每个电极两端的电压；
所述控制引擎将所述激励源配置为向所述第二电极组提供电流；以及
所述控制引擎被配置为测量所述第二电极组的每个电极两端的电压。
4.根据权利要求3所述的测量电路，其中，所述控制引擎被配置为通过使用所述第一电极组和所述第二电极组两端测量的电压，测量与所述第一电极组和所述第二电极组相关联的所述寄生阻抗。
5.根据权利要求1所述的测量电路，其中，在所述第二模式下：
所述控制引擎将所述激励源配置为向所述第一电极组提供电流；
所述控制引擎被配置为测量所述第一电极组和所述第二电极组的每个电极两端的第一电压组；
所述控制引擎将所述激励源配置为向所述第二电极组提供电流；以及
所述控制引擎被配置为测量所述第一电极组和所述第二电极组的每个电极两端的第二电压组。
6.根据权利要求5所述的测量电路，其中，所述控制引擎被配置为使用所述第一电压组、所述第二电压组和所述寄生阻抗，测量所述第一电极组、所述第二电极组和所述外部物体的阻抗。
7.根据权利要求1所述的测量电路，其中，所述控制引擎进一步包括：
模拟处理块，其耦合到所述第一电极组和所述第二电极组；
模数转换器即ADC，其耦合到所述模拟处理块；
数字处理块，其耦合到所述ADC；以及
处理器，其耦合到所述数字处理块。
8.一种方法，其包括：
在第一模式下，从激励源向第一电极组和第二电极组提供电流；
测量与所述第一电极组和所述第二电极组相关联的寄生阻抗；
将外部物体耦合到所述第一电极组和所述第二电极组；
在第二模式下，从所述激励源向所述第一电极组和所述第二电极组提供电流；
测量所述第一电极组和所述第二电极组的阻抗以及所述外部物体的阻抗。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述第一模式下向所述第一电极组和所述第二电极组提供电流进一步包括：
从所述激励源向所述第一电极组提供电流；
测量所述第一电极组两端的电压；
从所述激励源向所述第二电极组提供电流；以及
测量所述第二电极组两端的电压。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，测量与所述第一电极组和所述第二电极组相关联的所述寄生阻抗进一步包括使用所述第一电极组和所述第二电极组两端测量的电压。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述第二模式下向所述第一电极组和所述第二电极组提供电流进一步包括：
从所述激励源向所述第一电极组提供电流；
测量所述第一电极组和所述第二电极组的每个电极两端的第一电压组；
从所述激励源向所述第二电极组提供电流；以及
测量所述第一电极组和所述第二电极组的每个电极两端的第二电压组。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，测量所述第一电极组和所述第二电极组的阻抗以及所述外部物体的阻抗进一步包括使用所述第一电压组、所述第二电压组和所述寄生阻抗。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，测量所述第一电极组和所述第二电极组的阻抗以及所述外部物体的阻抗进一步包括：
将所述第一电压组和所述第二电压组按顺序提供给模拟处理块以生成第一信号；
通过模数转换器即ADC从所述第一信号生成数字信号；
通过数字处理块从所述数字信号生成第二信号；以及
在处理器中处理与所述第一电压组和所述第二电压组中的每个电压相关联的所生成的所述第二信号。
14.一种生物特征监测设备，其包括：
多个传感器，其被配置为生成感测信号；
处理单元，其耦合到所述多个传感器并被配置为从所述感测信号生成分析参数；
显示器，其耦合到所述处理单元并被配置为显示由所述处理单元生成的所述分析参数；以及
测量电路，其耦合到所述处理单元和所述显示器，所述测量电路包括：
控制引擎；
激励源，其耦合到所述控制引擎；以及
第一电极组和第二电极组，其耦合到所述激励源并被配置为从所述激励源接收电流，其中所述控制引擎被配置为在第一模式和第二模式下操作所述激励源，并且其中在所述第一模式下，所述控制引擎被配置为测量与所述第一电极组和所述第二电极组相关联的寄生阻抗，并且在所述第二模式下，所述控制引擎被配置为测量所述第一电极组和所述第二电极组的阻抗以及外部物体的阻抗。
15.根据权利要求14所述的生物特征监测设备，其中，在所述第二模式下，所述外部物体耦合到所述第一电极组和所述第二电极组。
16.根据权利要求14所述的生物特征监测设备，其中，在所述第一模式下：
所述控制引擎将所述激励源配置为向所述第一电极组提供电流；
所述控制引擎被配置为测量所述第一电极组的每个电极两端的电压；
所述控制引擎将所述激励源配置为向所述第二电极组提供电流；以及
所述控制引擎被配置为测量所述第二电极组的每个电极两端的电压。
17.根据权利要求16所述的生物特征监测设备，其中，所述控制引擎被配置为使用所述第一电极组和第二电极组两端测量的电压，测量与所述第一电极组和所述第二电极组相关联的所述寄生阻抗。
18.根据权利要求14所述的生物特征监测设备，其中，在所述第二模式下：
所述控制引擎将所述激励源配置为向所述第一电极组提供电流；
所述控制引擎被配置为测量所述第一电极组和所述第二电极组的每个电极两端的第一电压组；
所述控制引擎将所述激励源配置为向所述第二电极组提供电流；以及
所述控制引擎被配置为测量所述第一电极组和所述第二电极组的每个电极两端的第二电压组。
19.根据权利要求18所述的生物特征监测设备，其中，所述控制引擎被配置为使用所述第一电压组、所述第二电压组和所述寄生阻抗，测量所述第一电极组、所述第二电极组和所述外部物体的阻抗。
20.根据权利要求14所述的生物特征监测设备，其中，所述控制引擎进一步包括：
模拟处理块，其耦合到所述第一电极组和所述第二电极组；
模数转换器即ADC，其耦合到所述模拟处理块；
数字处理块，其耦合到所述ADC；以及
处理器，其耦合到所述数字处理块。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024032722A1 (zh) * 2022-08-11 2024-02-15 芯海科技（深圳）股份有限公司 接触阻抗测量电路、方法、检测装置、芯片及电子设备

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2590442B (en) * 2019-12-18 2022-06-08 Qinetiq Ltd Imaging system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5429636B2 (ja) * 2009-04-10 2014-02-26 Ｎｌｔテクノロジー株式会社 タッチセンサ装置及びこれを備えた電子機器
CA2778770A1 (en) * 2009-11-18 2011-05-26 Chung Shing Fan Signal distribution for patient-electrode measurements
JP5414546B2 (ja) * 2010-01-12 2014-02-12 キヤノン株式会社 容量検出型の電気機械変換素子
US10555686B1 (en) * 2015-07-01 2020-02-11 Richard C. Kimoto Removing parasitic effects from body impedance measurements with wrist-worn and/or other devices
JP6401811B2 (ja) * 2017-03-15 2018-10-10 Ｋｙｂ株式会社 流体性状検出装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024032722A1 (zh) * 2022-08-11 2024-02-15 芯海科技（深圳）股份有限公司 接触阻抗测量电路、方法、检测装置、芯片及电子设备

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