CN114527822A - 一种电压校准设备、方法和成像系统 - Google Patents

一种电压校准设备、方法和成像系统 Download PDF

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刁建国
李志刚
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杨隆梓
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Abstract

本说明书实施例公开了一种电压校准设备、方法和成像系统。所述电压校准设备包括：通道选择器和校准单元。其中，通道选择器的输入端与多个探测器的待校准通道选择性连接，以接收至少一个待校准通道的共模电压。校准单元的第一输入端与通道选择器的输出端连接，校准单元的输出端与多个待校准通道连接，校准单元将待校准通道的共模电压调整为校准共模电压，以使待校准通道利用校准共模电压进行探测。本说明书通过校准单元将多个待校准通道的共模电压调整至相同的预设电压范围内，使得通道校准共模电压接近，从而增加通道的一致性，并且也会增加与待校准通道连接的探测器的一致性，从而提升探测器的探测性能。

Description

一种电压校准设备、方法和成像系统
技术领域
本说明书涉及图像采集领域，特别涉及一种成像系统中的用于电压校准的设备和方法。
背景技术
在成像系统中往往可以利用多个通道来读取探测器所采集到的内容(如信号、电压等)。例如，正电子发射型计算机断层显像(Positron Emission Computed Tomography，PET)成像系统会向集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)的多个通道以及与每一通道对应连接的探测器晶体的硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier，SiPM)供电，从而通过多个通道读取探测器SiPM探测的光信号。
然而，器件的生产工艺会导致多个通道之间存在结构差异，使得通道的共模电压容易产生差异，从而影响与通道连接的探测器晶体的性能，导致成像系统的质量下降。
因此，有必要提出一种能够提高通道一致性的电压校准设备。
发明内容
本说明书实施例之一提供一种电压校准设备。所述电压校准设备包括：通道选择器和校准单元。其中，通道选择器的输入端与多个探测器的待校准通道选择性连接，以接收至少一个待校准通道的共模电压。校准单元的第一输入端与通道选择器的输出端连接，校准单元的输出端与多个待校准通道连接，校准单元将待校准通道的共模电压调整为校准共模电压，以使待校准通道利用校准共模电压进行探测。其中，多个待校准通道的校准共模电压在预设电压范围内。
本说明书实施例中，电压校准设备可以通过校准单元将多个待校准通道的共模电压调整至相同的预设电压范围内，使得校准共模电压接近，从而增加通道的一致性，保证与通道连接的探测器的性能，提高成像系统的质量。
在一些实施例中，校准单元的第二输入端接收目标通道电压，校准单元根据目标通道电压和共模电压的比较结果，将待校准通道的共模电压调整为校准共模电压。其中，多个待校准通道的校准共模电压与目标通道电压的差值小于预设电压阈值。
在一些实施例中，上述校准单元根据目标通道电压和共模电压的比较结果，将待校准通道的共模电压调整为校准共模电压，包括：校准单元根据目标通道电压和共模电压的比较结果，调整共模电压变化预设步进电压。
在一些实施例中，上述校准单元包括比较器和结果检查器。比较器的第一输入端接收待校准通道的共模电压，比较器的第二输入端接收目标通道电压，比较器的输出端输出校准信号，以调整共模电压变化预设步进电压，校准信号根据共模电压与目标通道电压的比较结果确定。结果检查器的输入端与比较器的输出端连接，向通道选择器发送与待校准通道对应的结束校准信号。
在一些实施例中，预设步进电压与预设电压阈值对应。
在一些实施例中，上述校准单元还包括多个电压控制器，多个电压控制器的输入端与比较器的输出端连接，多个电压控制器的输出端与对应的待校准通道连接，其中，电压控制器根据比较结果调整共模电压，以使比较器的第一输入端接收到调整后的共模电压。
在一些实施例中，电压控制器包括数模转换器和反馈放大电路。数模转换器的输入端至少与比较器的输出端连接，数模转换器的输入端接收校准信号，并根据校准信号调整输出的模拟电压信号。反馈放大电路的输入端至少与数模转换器的输出端连接，反馈放大电路的输出端至少与待校准通道连接，反馈放大电路根据模拟电压信号调整对应的待校准通道的共模电压。
在一些实施例中，通道选择器还用于存储待校准通道对应的校准共模电压。
本说明书实施例之一提供一种成像系统，该成像系统包括：处理单元、多个探测器、多个待校准通道和上述的电压校准设备；处理单元通过多个待校准通道与多个探测器连接，电压校准设备与多个待校准通道选择性连接，电压校准设备用于调整多个待校准通道的共模电压。
本说明书实施例之一提供一种电压校准方法，该方法可以在上述电压校准设备上实现。该方法包括：获取多个待校准通道的共模电压。将待校准通道的共模电压调整为校准共模电压，以使待校准通道利用校准共模电压进行探测。其中，多个待校准通道的校准共模电压在预设电压范围内。
在一些实施例中，上述将待校准通道的共模电压调整为校准共模电压，包括：接收目标通道电压。根据目标通道电压和共模电压的比较结果，将待校准通道对应的调整为校准共模电压。其中，多个待校准通道的校准共模电压与目标通道电压的差值小于预设电压阈值。
在一些实施例中，上述根据目标通道电压和共模电压的比较结果，将待校准通道对应的调整为校准共模电压，包括：根据目标通道电压和共模电压的比较结果，调整共模电压变化预设步进电压。
在一些实施例中，预设步进电压与预设电压阈值对应。
在一些实施例中，在向待校准通道输出校准共模电压之后，方法还包括：存储校准共模电压。
本说明书实施例之一提供一种电压校准装置，包括处理器，所述处理器用于执行上述的电压校准方法。
本说明书实施例之一提供一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质存储计算机指令，当计算机读取所述可读存储介质中的计算机指令后，计算机执行上述的电压校准方法。
附图说明
本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本说明书一些实施例所示的成像系统的结构示意图；
图2是根据本说明书一些实施例所示的电压校准设备的结构示意图；
图3是根据本说明书一些实施例所示的电压校准设备的电路结构示意图；
图4是根据本说明书一些实施例所示的电压校准方法的流程示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
本说明书一个或多个实施例的电压校准设备可以提供多个校准共模电压，以便应用于各种出现共模电压的场景，如可以减小在获取信号时与探测器连接的多个通道的共模电压的差异性，又如可以减小在传输数据时与天线连接的多个通道的共模电压的差异性。在一些实施例中，电压校准设备不仅仅可以应用于成像系统，还可以应用于其他需要校准电压的系统(如，通信系统、探测系统等任意多通道模拟电路系统)。在一些实施例中，在电压校准设备为一个的情况下，电压校准设备可以为多个待校准通道提供与每个通道对应的校准共模电压。在一些实施例中，在电压校准设备为多个的情况下，每个电压校准设备可以单独为对应的待校准通道提供校准共模电压。电压校准设备的数量可以根据校准方法的类型进行选择。
在一些实施例中，成像系统可以包括处理单元、多个通道以及多个探测器。处理单元与多个通道连接，每个通道可以与对应的探测器连接。如此，成像系统可以为多个通道以及多个探测器进行供电，通过多个通道获取对应的探测器的探测内容。然而，生产工艺会导致多个通道之间存在结构差异，使得通道的共模电压容易产生差异，从而影响与通道连接的探测器晶体的探测性能，降低成像系统的质量。
本说明书实施例提供的电压校准设备，包括通道选择器和校准单元。其中，通道选择器的输入端与多个待校准通道选择性连接，校准单元的输入端与通道选择器的输出端连接，校准单元的输出端与多个待校准通道选择性连接。通道选择器依次选择待校准通道，通过校准单元将每个待校准通道的共模电压调整为校准共模电压，以使所有待校准通道都可以基于相对比较一致的校准共模电压进行探测。具体来讲，电压校准设备可以通过校准单元将多个待校准通道的共模电压调整至相同的预设电压范围内，从而增加通道的一致性，确保与通道连接的探测器的探测性能，提高成像系统的成像质量。
图1是根据本说明书一些实施例所示的成像系统10的结构示意图。在一些实施例中，成像系统10可以包括：处理单元200、多个探测器300、多个待校准通道400和电压校准设备100。处理单元200通过多个待校准通道400与多个探测器300连接，每个待校准通道400与对应的探测器300连接，电压校准设备100与待校准通道400连接。在一些实施例中，处理单元200可以通过待校准通道400获取探测器300的探测内容，电压校准设备100可以调整多个待校准通道400的共模电压。
处理单元200可以为具有数据处理功能的电路单元。在一些实施例中，处理单元200可以为集成电路ASIC、可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等电路单元。在一些实施例中，处理单元200可以通过读出通道获取探测器300的信号、数据等。例如，集成电路ASIC可以通过多个通道获取多个探测器SiPM探测的光信号。在一些实施例中，处理单元200可以为多个待校准通道400和对应的探测器300供电，使得每个待校准通道400和对应的探测器300可以正常工作。
探测器300可以为采集数据的设备。在一些实施例中，探测器300可以包括光电探测器300(如，硅光电倍增管SiPM、真空光电管等)、声波探测器300(如，振荡检测器、超声探测器300等)、温度探测器300(如，热敏电阻、红外探测器300等)等中的一个或多个。在一些实施例中，在探测器300为多个的情况下，多个探测器300可以将自身采集的数据分别传输给处理单元200进行处理。
通道可以为传输数据的通路。在一些实施例中，处理单元200与探测器300之间可以通过通道来传输数据，如传输指令、电能或探测内容。例如，集成电路ASIC与探测器SiPM之间的通道，能够传输探测器SiPM探测的光信号。在一些实施例中，在通道有多个的情况下，多个通道可以与多个探测器300一一对应连接。在一些实施例中，待校准通道400可以调整每一个通道连接探测器的输入共模电压。
共模电压为导体和所规定的参照点(如，大地或机架等)之间出现的平均电压。在一些实施例中，待校准通道400的共模电压为探测器300处于静态下待校准通道400两端的电压。例如，待校准通道400的共模电压为探测器SiPM不接受光子的情况下通道两端的电压。
在一些实施例中，电压校准设备100可以校准多个待校准通道400的共模电压，使得多个待校准通道400校准后的共模电压(以下简称为校准共模电压)接近，从而确保多个探测器300整体能够稳定工作，提升成像系统10整体的性能。电压校准设备100的具体校准过程，可以参考下述图2-图4中的相关描述，此处不再赘述。
需要说明的是，电压校准设备100不仅仅可以应用于成像系统10，还可以应用于其他需要调整电压的系统。在一些实施例中，电压校准设备100还可以应用于其他需要将多个设备或通道的电压值调节至接近的系统，从而可以消除多个设备和/或通道之间的不匹配，提高设备和/或通道的一致性。例如，电压校准设备100可以应用于通信系统，调整多个通信通道的电压，使得多个通信通道的电压接近。例如，电压校准设备100可以应用于协同工作系统中，调整多个协同设备的电压，使得多个协同设备的电压接近。
图2是根据本说明书一些实施例所示的电压校准设备100的结构示意图。
在一些实施例中，如图2所示，电压校准设备100可以包括：通道选择器110和校准单元120。通道选择器110的输入端与多个探测器300的待校准通道400选择性连接，以接收至少一个待校准通道400的共模电压。校准单元120的第一输入端与通道选择器110的输出端连接，校准单元120的输出端与多个待校准通道400连接，校准单元120将待校准通道400的共模电压调整为相对比较一致的校准共模电压，以避免多个待校准通道400的不同共模电压对探测结果产生影响。在一些实施例中，每个待校准通道400的校准共模电压都在预设电压范围内。
在一些实施例中，通道选择器110是从多个设备中选择一个的执行业务的设备控制器。在一些实施例中，通道选择器110可以从多个待校准通道400中选择一个进行电压调整。在一些实施例中，通道选择器110可以包括电压选通器和/或电流选通器等采集控制设备。在一些实施例中，通道选择器110可以为电压选通器，能够获取并输出待校准通道400中的共模电压，以便后续调整该共模电压。
在一些实施例中，通道选择器110还可以接收结束校准信号，以结束该待校准通道400的共模电压的调整。在一些实施例中，通道选择器110还可以存储待校准通道400对应的校准共模电压。进一步的，通道选择器110还可以在接收到结束校准信号的情况下，存储校准共模电压。如此，后续在使用该待校准通道400时，电压校准设备100可以直接根据存储的校准共模电压，将该待校准通道400的共模电压调整为校准共模电压。通道选择器110的具体实现方式，可以参考下述图3中的相关描述，此处不再赘述。
在一些实施例中，电压校准设备100还可以包括寄存器，寄存器与通道选择器110连接，通道选择器110可以将每一路待校准通道的校准共模电压以及其对应的待校准通道400的标识发送给寄存器，便于后续调整该待校准通道400的共模电压。在一些实施例中，寄存器可以存储该校准共模电压对应的数字信号，以便后续发送给数模转换器1231进行调整。调整共模电压的具体实现方式，可以参考下述反馈放大电路1232部分中的相关描述，此处不再赘述。
校准单元120可以为能够调整共模电压的电路结构。在一些实施例中，校准单元120可以根据预设电压范围调整共模电压。在一些实施例中，校准单元120可以接收通道选择器110输出的共模电压，并将所述共模电压调整为校准共模电压。多个待校准通道400的校准共模电压都在预设电压范围内。例如，校准单元120可以对一个待校准通道400的共模电压进行调整，在将共模电压调整为校准共模电压后，校准单元120可以继续对下一个待校准通道400的共模电压进行调整，以使所有待校准通道400的校准共模电压均在预设电压范围内，即多个校准共模电压互相接近，从而提升通道的一致性。
在一些实施例中，预设电压范围为预先设定的共模电压的范围，其可以用于限定多个待校准通道400的校准共模电压的集散性。在一些实施例中，预设电压范围越小，多个待校准通道400的校准共模电压越接近，通道的一致性越高，反之，预设电压范围越大，多个待校准通道400的校准共模电压越离散，通道的一致性越低。例如，预设电压范围可以为[0.9V,1.1V]，也可以为[0.147V,0.153V]，还可以为[1.999V,2.001V]。当预设电压范围越小时，多个待校准通道400的校准共模电压也相对应的越接近。在一些实施例中，预设电压范围可以根据实际需求的通道一致性进行设定。
在一些实施例中，校准单元120可以根据待校准的共模电压与预设电压范围的比较结果，调整共模电压以使校准共模电压在预设电压范围内。例如，若待校准通道400的共模电压小于预设电压范围的下限，则校准单元120可以调高共模电压，以使校准共模电压在预设电压范围内。
在一些实施例中，校准单元120还可以根据目标通道电压调整共模电压，以使校准共模电压在预设电压范围内。在一些实施例中，校准单元120的第二输入端接收目标通道电压，校准单元120根据目标通道电压和共模电压的比较结果，将待校准通道400的共模电压调整为校准共模电压。多个待校准通道400的校准共模电压与目标通道电压的差值小于预设电压阈值。
在一些实施例中，目标通道电压可以为预先设定的共模电压，其可以表征共模电压需要调整的目标值。在一些实施例中，目标通道电压可以为通道的历史共模电压平均值，也可以将某一个通道的初始共模电压，还可以为用户人为设定的共模电压，本说明书实施例对此不做具体限定。
在一些实施例中，校准单元120可以将多个待校准通道400的共模电压调整至接近于该目标通道电压，使得多个校准共模电压均接近于目标通道电压，从而提高通道的一致性。在一些实施例中，对于一个待校准通道400，校准单元120可以根据目标通道电压和共模电压的比较结果，调整待校准通道400的共模电压，以使校准共模电压接近目标通道电压。例如，当共模电压大于目标通道电压时，校准单元120可以减小待校准通道400的共模电压以使校准完成后的共模电压(即，校准共模电压)接近目标通道电压。
在一些实施例中，校准共模电压与目标通道电压的差值可以表征校准后的共模电压与目标值之间的差距。例如，差值越小表明校准共模电压越接近目标通道电压。在一些实施例中，预设电压阈值可以用于限定校准共模电压与目标通道电压之间的差距。在一些实施例中，预设电压阈值越小，多个待校准通道400的校准共模电压越接近，通道的一致性越高，反之，预设电压阈值越大，多个待校准通道400的校准共模电压越离散，通道的一致性越低。例如，预设电压阈值可以为0.1V、3mV或1mV，多个待校准通道400的校准共模电压也相对应的越接近。在一些实施例中，预设电压阈值可以根据预设电压范围或实际需求的通道一致性进行设定。
在一些实施例中，对于每一个待校准通道400，校准单元120可以通过循环的方式来调整共模电压，在每次循环中，调整共模电压变化，直到满足预设条件后停止循环，再对下一个待校准通道400的共模电压进行调整。在一些实施例中，上述校准单元120根据目标通道电压和共模电压的比较结果，将待校准通道400的共模电压调整为校准共模电压，包括：校准单元120根据目标通道电压和共模电压的比较结果，调整共模电压变化预设步进电压。
在一些实施例中，预设步进电压为固定变化的电压值。例如，在每次循环中变化2mv。在一些实施例中，预设步进电压可以为100mV、5mV、3mV或1mV等，本说明书对此不作具体限定。在一些实施例中，预设步进电压与预设电压阈值对应。在一些实施例中，预设步进电压可以根据预设电压阈值确定，预设步进电压可以用于限定校准共模电压与目标通道电压之间最大的差值。在一些实施例中，校准单元120可以在比较结果发生变化后停止调整共模电压。由于每次循环变化均需要调整一次共模电压的值，且会在比较结果发生变化时停止，从而可以使得校准共模电压与目标通道电压之间的差值小于预设步进电压。例如，假设预设步进电压为5mV，且共模电压小于目标通道电压，若增加5mV后的共模电压第一次大于或等于目标通道电压，即比较结果发生变化，循环停止，此时校准共模电压与目标通道电压之间的差值会小于变化的5mV。
在一些实施例中，共模电压变化的方向可以根据目标通道电压和共模电压的比较结果确定。例如，在待校准通道400的共模电压大于目标通道电压的情况下，校准单元120可以将该待校准通道400的共模电压减小预设步进电压。反之，在待校准通道400的共模电压小于目标通道电压的情况下，校准单元120可以将该待校准通道400的共模电压增加预设步进电压。
在一些实施例中，上述循环可以包括：(1)校准单元120获取目标通道电压和共模电压的比较结果。(2)校准单元120根据比较结果调整共模电压变化预设步进电压。预设条件可以为比较结果发生变化。在一些实施例中，在预设条件满足时，说明校准共模电压与目标共模电压的差值小于预设电压阈值。在预设条件未满足的情况下，校准单元120可以将变化后的共模电压作为下一轮循环中的共模电压，重复上述(1)-(2)。在预设条件满足的情况下，即比较结果发生变化，则校准单元120可以停止调整共模电压，此时待校准通道400的共模电压即为校准共模电压。
如此，对于每一个待校准通道400的共模电压均可以通过步进调整的方式接近目标通道电压，并且在比较结果发生变化时停止调整，从而确保多个待校准通道400的校准共模电压与目标通道电压差值较小，进而提高通道整体的一致性。并且，与待校准通道400连接的探测器300的共模电压接近，从而提升探测器300的探测性能。
下面结合图3，提供一种可以实现上述步进循环的示例性的通道选择器110和校准单元120。
图3是根据本说明书一些实施例所示的电压校准设备100的电路结构示意图。在一些实施例中，如图3所示，通道选择器110可以为n选1电压选通器，通道选择器110可以与n个待校准通道400选择性连接。通道选择器110可以从n个待校准通道400中选择第i个待校准通道400，获取并输出第i个待校准通道400的共模电压Vch_i，以调整该待校准通道400的共模电压Vch_i，i为大于0，小于或等于n的正整数。
在一些实施例中，如图3所示，校准单元120可以包括比较器121和结果检查器122。比较器121的第一输入端接收待校准通道400的共模电压Vch_i，比较器121的第二输入端接收目标通道电压Vtarget，比较器121的输出端输出校准信号，以调整共模电压Vch_i变化预设步进电压，校准信号根据共模电压Vch_i与目标通道电压Vtarget的比较结果确定。结果检查器122的输入端与比较器121的输出端连接，其在检测到校准信号发生变化的情况下，向通道选择器110发送与待校准通道400对应的结束校准信号。
比较器121为将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的设备，如比较器121可以比较共模电压和目标通道电压。在一些实施例中，比较器121可以为电压比较器。在一些实施例中，比较器121的第一输入端可以与通道选择器110的输出端连接，接收通道选择器110选择的待校准通道400的共模电压。在一些实施例中，比较器121的输出端可以分别与结果检查器122和电压控制器123连接，输出校准信号。
在一些实施例中，校准信号可以为表征共模电压和目标通道电压的比较结果的数字信号，例如，校准信号的值为+1，可以表征共模电压小于目标通道电压；校准信号的值为-1，可以表征共模电压大于目标通道电压，以便后续根据校准信号调整共模电压。根据校准信号调整共模电压的具体实现方式，可以参考下述反馈放大电路1232中的相关描述，此处不再赘述。
结果检查器122可以为检测信号变化的设备，如检查校准信号是否变化。在一些实施例中，结果检查器122可以为数字电平检测器、电压检测器等，结果检测器可以根据校准信号的类型进行选择。在一些实施例中，结果检查器122可以将比较器121输出的初始校准信号作为基准，将比较器121后续输出的校准信号与初始校准信号进行比较。例如，结果检查器122可以将值为-1的初始校准信号作为基准，若后续校准信号的值变为+1，则结果检查器122可以输出结束校准信号。
在一些实施例中，结果检查器122的输入端可以与比较器121的输出端连接，接收校准信号。在一些实施例中，结果检查器122的输出端可以与通道选择器110连接，用于输出结束校准信号。结果检查器122可以获取比较器121输出的校准信号，在校准信号发生变化的情况下，输出结束校准信号。
结束校准信号可以为标识结束调整该待校准通道400的共模电压的信号。在一些实施例中，结果检查器122可以在输出结束校准信号时，重置自身的状态，以便后续对其他待校准通道400进行校准。在一些实施例中，通道选择器110在接收到该结束校准信号时，可以停止获取该待校准通道400的共模电压，从而停止调整该待校准通道400的共模电压。在一些实施例中，通道选择器110在接收到该结束校准信号时，还可以再选择其他待校准通道400进行连接，以继续调整对应的通道的共模电压。在一些实施例中，通道选择器110在接收到该结束校准信号时，还可以存储该待校准通道400的校准共模电压。通道选择器110的具体实现方式，可以参考上述图2中的相关描述，此处不再赘述。
如此，通过比较器121确定上述循环中调整共模电压的方向，以及通过结果检查器122确定是否满足停止循环的预设条件，可以实现循环步进调整共模电压，确保每个校准通道对应的校正共模电压都接近目标通道电压，从而确保不同校准通道最终具有相同或接近的校正共模电压。
在一些实施例中，比较器121可以为多个，多个比较器121的输入端与通道选择器110选择性连接，多个比较器121的输出端均与结果检查器122连接。每个比较器121可以分别对应不同的校准通道，以单独调整对应的校准通道的共模电压。
在一些实施例中，预设步进电压可以为多个，在共模电压与目标通道电压的差距较大时，可以调整共模电压变化较大的预设步进电压。在共模电压与目标通道电压的差距较小时，可以调整共模电压变化较小的预设步进电压。
在一些实施例中，预设步进电压包括第一步进电压和第二步进电压，第一步进电压和第二步进电压不同。校准单元120根据目标通道电压和共模电压的每一次比较结果，调整共模电压变化预设步进电压，直到比较结果发生变化后停止调整，包括：校准单元120根据目标通道电压和共模电压的每一次差值与预设电压差值范围的比较结果，选择第一步进电压或第二步进电压调整共模电压，以使调整后的共模电压接近目标通道电压，直到目标通道电压和共模电压的差值的正负翻转后停止调整。
第一步进电压和第二步进电压可以为电压值不同的预设步进电压。在一些实施例中，在第一步进电压大于第二步进电压的情况下，第二步进电压可以根据预设电压阈值确定。例如，第一步进电压可以为10mV，第二步进电压可以为3mV。预设电压差值范围可以为目标通道电压和共模电压的差值的预设范围，其可以用于限定第一步进电压或第二步进电压的选择条件。在一些实施例中，目标通道电压和共模电压的差值可以表征目标通道电压和共模电压之间的差距。差值的正负符号翻转，可以表征目标通道电压和共模电压接近，差值在上述预设电压阈值之内。
在一些实施例中，校准单元120可以根据目标通道电压和共模电压的差值与预设电压差值范围的比较结果，选择第一步进电压或第二步进电压调整共模电压。例如，当差值在预设电压差值范围之外时，可以选择将共模电压调整第一步进电压，快速缩小共模电压与目标通道电压的差值，提高调节效率。当差值在预设电压差值范围之内时，可以选择将共模电压调整第二步进电压，提高调整共模电压的精度。下面提供一种实现上述多个预设步进电压的示例性的校准单元120。
在一些实施例中，校准单元120包括比较器121和处理器。比较器121的第一输入端接收待校准通道400的共模电压，第二输入端接收目标通道电压，比较器121的输出端输出目标通道电压和共模电压的差值。处理器的输入端至少与比较器121的输出端连接，其判断差值与预设电压差值范围的比较结果，选择第一步进电压或第二步进电压调整共模电压，并且在检测到差值发生正负翻转的情况下，向通道选择器110发送与待校准通道400对应的结束校准信号。
在一些实施例中，比较器121可以输出目标通道电压和共模电压的差值对应的信号，以便处理器根据差值进行电压调整。比较器121的具体实现方式可以参考上述比较器121中的相关描述，此处不再赘述。
处理器可以为具有数据处理功能的电子设备。处理器与上述处理单元200的结构和功能类似，处理器的具体实现方式可以参考上述处理单元200的相关描述，此处不再赘述。在一些实施例中，处理器可以根据差值与预设电压差值范围的比较结果，选择第一步进电压或第二步进电压调节校准信号调整共模电压。例如，如果目标通道电压和共模电压的差值为正，处理器确定需要增加共模电压，如果差值在预设电压差值范围之外，处理器调整共模电压增加第一步进电压。
在一些实施例中，处理器可以在检测到差值的符号发生正负翻转的情况下，向通道选择器110发送与待校准通道400对应的结束校准信号。例如，在目标通道电压和共模电压的差值从正值变为负值的情况下，输出结束校准信号。在一些实施例中，处理器可以根据结束校准信号进行重置，以便对其他待校准通道400进行电压调整。
如此，可以利用比较器121和处理器的配合实现循环步进调整共模电压，确保多个校正共模电压的一致性。
在一些实施例中，上述校准单元120还可以包括多个电压控制器123，多个电压控制器123的输入端与比较器121的输出端连接，多个电压控制器123的输出端与对应的待校准通道400连接。电压控制器123根据比较结果调整共模电压，以使比较器121的第一输入端接收到调整后的共模电压。
电压控制器123可以为调整电压的电路单元。在一些实施例中，电压控制器123可以为触点式电压调节器、晶体管调节器、集成电路调节器或电脑控制调节器，本说明书对此不作具体限定。在一些实施例中，电压控制器123可以根据接收到的校准信号调整共模电压。例如，在一次循环中，若校准信号的值为+1，则电压控制器123可以控制该待校准通道400的共模电压增加预设步进电压，并且通道选择器110可以获取到调整后的共模电压，并向比较器121的第一输入端发送该调整后的共模电压从而进入下一次循环。
在一些实施例中，在一个待校准通道400结束校准后，当该通道正常工作时，电压控制器123可以从寄存器获取与该待校准通道400对应的校准共模电压，并根据校准共模电压调整该待校准通道400的共模电压，从而无需再次通过循环步进的方式调整电压，提高通道的校准效率。
下面提供一种可以实现共模电压调节的示例性的电压控制器123。
在一些实施例中，如图3所示，电压控制器123包括数模转换器1231和反馈放大电路1232。数模转换器1231的输入端至少与比较器121的输出端连接，数模转换器1231的输入端接收校准信号，并根据校准信号调整输出的模拟电压信号。反馈放大电路1232的输入端至少与数模转换器1231的输出端连接，反馈放大电路1232的输出端至少与待校准通道400连接，反馈放大电路1232根据模拟电压信号调整对应的待校准通道400的共模电压。
数模转换器1231为将数字信号转换为模拟信号的电子设备。在一些实施例中，数模转换器1231可以将并行二进制的数字量转换为直流电压或直流电流。在一些实施例中，数模转换器1231可以为T型电阻网络D/A转换器、权电阻网络D/A转换器、CMOS开关型D/A转换器等设备中的一种或多种的组合，本说明书对此不作限定。在一些实施例中，数模转换器1231可以与待校准通道400一一对应，以调整对应的通道的共模电压。
在一些实施例中，数模转换器1231可以根据校准信号，调整对应的模拟电压信号变化预设步进电压。例如，当校准信号的值为+1时，数模转换器1231可以控制输出的模拟电压信号增加预设步进电压。或者，当校准信号的值为-1时，数模转换器1231可以控制输出的模拟电压信号减小预设步进电压。在一些实施例中，还可以通过调整数模转换器1231的参数调整预设步进电压的大小。预设步进电压的具体实现方式，可以参考上述校准单元120中的相关描述，此处不再赘述。
在一些实施例中，如图3所示，数模转换器1231的输入端还接收初始信号Default，并根据初始信号Default和校准信号输出对应的模拟电压信号。
其中，初始信号Default可以为初始电压信号对应的数字信号。在一些实施例中，初始信号Default的值可以为空值、默认值等数值。在一些实施例中，初始信号Default的值可以为共模电压对应的数字信号。例如，在第一次循环中，初始信号Default可以为该校准通道的共模电压对应的数字信号，在第n次循环中，初始信号Default可以为上一次循环中调整后的共模电压对应的数字信号。
在一些实施例中，数模转换器1231可以根据初始信号Default的值确定初始电压信号，再根据校准信号的值，控制初始电压信号变化预设步进电压，从而输出模拟电压信号。例如，若初始信号Default对应的初始电压信号为1.5mV，且校准信号的值为+1，预设步进电压为0.3mV，则数模转换器1231可以控制初始电压信号的值1.5mV增加预设步进电压的值0.3mV，从而输出值为1.8mV的模拟电压信号。
反馈放大电路1232可以为一种输出信号与输入信号等同的电路集合，例如，反馈放大电路1232可以控制输出信号跟随输入信号的变化而变化。在一些实施例中，反馈放大电路1232的输入端的电位与反馈放大电路1232的输出端的电位相同，可以看作输入端与输出端“连接”。在一些实施例中，反馈放大电路1232可以为电压跟随器、电流跟随器等电路集合，本说明书对此不作具体限定。
在一些实施例中，如图3所示，反馈放大电路1232可以包括主放大器和辅助放大器，主放大器的正向输入端与数模转换器1231的输出端连接，主放大器的负向输入端与辅助放大器的输出端连接，主放大器的输出端与辅助放大器的输入端连接，辅助放大器的输出端还与对应的待校准通道400连接。
在一些实施例中，反馈放大电路1232可以根据输入端接收的模拟电压信号，将输出端的电压调节为与模拟电压信号接近或一致，从而实现对与反馈放大电路1232的输出端连接的待校准通道400的共模电压的调整。例如，若待校准通道400的共模电压的值为1.5V，模拟电压信号的值为1.8V，则反馈放大电路1232可以根据输入端接收到的1.8V模拟电压信号，将输出端的电压调整为1.8V，从而使得与输出端连接的待校准通道400的共模电压也变为1.8V，实现了对共模电压的调节。
如此，通过数模转换器1231和反馈放大电路1232的配合，可以根据输入的校准信号步进调节数模转换器1231的输出，再通过反馈放大电路1232使得输出端与输入端一致，从而实现对待校准通道400的共模电压进行调节。
图4是根据本说明书一些实施例所示的电压校准方法的示例性流程图。在一些实施例中，流程4000可以由电压校准设备100实现。
在一些实施例中，流程4000可以包括：
步骤410，获取多个待校准通道的共模电压。
在一些实施例中，多个待校准通道可以为成像系统中与探测器连接的通道。在一些实施例中，多个待校准通道的共模电压可以为探测器处于静态的情况下待校准通道两端的电压。待校准通道以及共模电压的具体实现方式，可以参考上述图1中的相关描述，此处不再赘述。
在一些实施例中，可以按照顺序从多个待校准通道中选择一个待校准通道，获取该待校准通道的共模电压并校准，最终实现对多个待校准通道的共模电压分别进行调整。例如，先对第i个待校准通道的共模电压进行调整，在第一个待校准通道校准结束后，再选择第i+1个待校准通道，获取第i+1个待校准通道的共模电压。其中，i,i+1为小于n的正整数，n为大于1的正整数。获取共模电压的具体实现方式，可以参考上述图2中通道选择器的相关描述，此处不再赘述。
步骤420，将待校准通道的共模电压调整为校准共模电压，以使待校准通道利用校准共模电压进行探测。
在一些实施例中，校准共模电压为该待校准通道结束校准后的共模电压。在一些实施例中，多个待校准通道的校准共模电压在预设电压范围内。也就是说，多个校准共模电压在同一个范围内，多个校准共模电压互相接近，从而可以提高待校准通道的一致性。
在一些实施例中，将待校准通道的共模电压调整为校准共模电压，使多个待校准通道的校准共模电压互相接近。如此，通过调整多个待校准通道的共模电压，可以提高通道的一致性，从而可以提升与多个待校准通道连接的探测器的探测性能，确保成像系统的成像质量。
在一些实施例中，上述步骤420可以包括：接收目标通道电压。根据目标通道电压和共模电压的比较结果，将待校准通道对应的调整为校准共模电压。多个待校准通道的校准共模电压与目标通道电压的差值小于预设电压阈值。
在一些实施例中，目标通道电压可以为对多个待校准通道的共模电压进行调整的参考值。在一些实施例中，校准共模电压与目标通道电压的差值可以表征在结束校准后，待校准通道的共模电压的实际值与目标值之间的差距。在一些实施例中，预设电压阈值可以用于限定待校准通道的共模电压的实际值与目标值之间的差距。例如，预设电压阈值越小，校准共模电压越接近目标通道电压。目标通道电压和预设电压阈值的具体实现方式，可以参考上述图3的校准单元中的相关描述，此处不再赘述。
在一些实施例中，通过目标通道电压与共模电压比较的方式来调整共模电压，可以使多个待校准通道的校准共模电压接近于目标通道电压，从而进一步提升通道的一致性。
在一些实施例中，上述根据目标通道电压和每个共模电压的比较结果，将待校准通道对应的调整为校准共模电压，可以包括：根据目标通道电压和共模电压的比较结果，调整共模电压变化预设步进电压。
在一些实施例中，目标通道电压和共模电压的比较结果可以确定该待校准通道的共模电压变化的方向。例如，在待校准通道的共模电压大于目标通道电压的情况下，校准单元可以调小该待校准通道的共模电压。在一些实施例中，预设步进电压为共模电压在循环中需要变化的电压值。目标通道电压和共模电压的比较结果以及预设步进电压的具体实现方式，可以参考上述图3的校准单元中的相关描述，此处不再赘述。
在一些实施例中，预设步进电压与预设电压阈值对应。在一些实施例中，预设步进电压可以根据预设电压阈值确定，预设步进电压可以用于限定校准共模电压与目标通道电压之间的差值。预设步进电压的具体实现方式可以参考上述图3的校准单元中的相关描述，此处不再赘述。
在一些实施例中，对于每个待校准通道，可以通过循环步进的方式调整共模电压。在一些实施例中，对于待校准通道，执行下述循环流程，循环流程可以包括：(1)获取目标通道电压和共模电压的比较结果。(2)根据比较结果调整共模电压变化预设步进电压。并且，预设条件可以为比较结果发生变化。在一些实施例中，在预设条件满足时，可以说明校准共模电压与目标共模电压的差值小于预设电压阈值。在预设条件未满足的情况下，校准单元可以将变化后的共模电压作为下一轮循环中的共模电压，重复上述循环流程(1)-(2)。在预设条件满足的情况下，即比较结果发生变化，则可以停止调整共模电压，此时待校准通道的共模电压即为校准共模电压，且校准共模电压接近于目标通道电压，从而提高通道整体的一致性。
在一些实施例中，预设步进电压包括第一步进电压和第二步进电压。相对应的，上述根据目标通道电压和共模电压的每一次比较结果，调整共模电压变化预设步进电压，直到比较结果发生变化后停止调整，可以包括：根据目标通道电压和共模电压的每一次差值与预设电压差值范围的比较结果，选择第一步进电压或第二步进电压调整共模电压，以使调整后的共模电压接近目标通道电压，直到目标通道电压和共模电压的差值的正负翻转后停止调整。
在一些实施例中，第一步进电压和第二步进电压可以为电压值不同的预设步进电压。在一些实施例中，目标通道电压和共模电压的差值的正负翻转，可以说明校准共模电压与目标共模电压的差值小于预设电压阈值。第一步进电压和第二步进电压的具体实现方式，可以参考上述比较器中相关描述，此处不再赘述。
在一些实施例中，根据目标通道电压和共模电压的差值与预设电压差值范围的比较结果，选择第一步进电压或第二步进电压调整共模电压。例如，当差值在预设电压差值范围之外时，说明目标通道电压和共模电压之间的差距较大，则选择第一步进电压进行调整共模电压，快速缩小共模电压与目标通道电压的差值，提高调节效率。当差值在预设电压差值范围之内时，可以说明目标通道电压和共模电压之间的差距较小，则选择第二步进电压进行调整共模电压，提高调整共模电压的精度。
在一些实施例中，在上述步骤420之后，流程4000还可以包括：存储校准共模电压。在一些实施例中，在一个待校准通道的电压结束校准的情况下，且需要该通道进行工作时，可以获取存储的与该待校准通道对应的校准共模电压，并根据校准共模电压调整该待校准通道的共模电压，从而无需再次通过循环步进的方式调整电压，提高通道的校准效率。
应当注意的是，上述有关流程4000的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对流程4000进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。例如，在上述选择第一步进电压和第二步进电压的步骤中，还可以设定更多数量的步进电压。相对应的，也可以目标通道电压和共模电压的每一次差值所在的电压差值范围，选择对应的步进电压进行调整，从而提高电压调整的效率。
本说明书实施例可能带来的有益效果包括但不限于：通过校准单元将多个待校准通道的共模电压调整至相同的预设电压范围内，使得不同通道的校准共模电压接近，从而增加通道的一致性，确保探测器的探测性能，提升成像系统的成像质量。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确，说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种电压校准设备，其特征在于，包括：通道选择器和校准单元，其中，
所述通道选择器的输入端与多个探测器的待校准通道选择性连接，以接收至少一个所述待校准通道的共模电压；
所述校准单元的第一输入端与所述通道选择器的输出端连接，所述校准单元的输出端与多个所述待校准通道连接，所述校准单元将所述待校准通道的共模电压调整为校准共模电压，以使所述待校准通道利用所述校准共模电压进行探测，
其中，多个所述待校准通道的校准共模电压在预设电压范围内。
2.根据权利要求1所述的电压校准设备，其特征在于，所述校准单元的第二输入端接收目标通道电压，所述校准单元根据所述目标通道电压和所述共模电压的比较结果，将所述待校准通道的共模电压调整为所述校准共模电压；
其中，多个所述待校准通道的校准共模电压与所述目标通道电压的差值小于预设电压阈值。
3.根据权利要求2所述的电压校准设备，其特征在于，所述校准单元根据所述目标通道电压和所述共模电压的比较结果，将所述待校准通道的共模电压调整为所述校准共模电压，包括：
所述校准单元根据所述目标通道电压和所述共模电压的比较结果，调整所述共模电压变化预设步进电压。
4.根据权利要求3所述的电压校准设备，其特征在于，所述校准单元包括比较器和结果检查器；
所述比较器的第一输入端接收所述待校准通道的共模电压，所述比较器的第二输入端接收所述目标通道电压，所述比较器的输出端输出校准信号，以调整所述共模电压变化所述预设步进电压，所述校准信号根据所述共模电压与所述目标通道电压的比较结果确定；
所述结果检查器的输入端与所述比较器的输出端连接，向所述通道选择器发送与所述待校准通道对应的结束校准信号。
5.根据权利要求3-4中任一项所述的电压校准设备，其特征在于，所述预设步进电压与所述预设电压阈值对应。
6.根据权利要求4所述的电压校准设备，其特征在于，所述校准单元还包括多个电压控制器，所述多个电压控制器的输入端与所述比较器的输出端连接，多个所述电压控制器的输出端与对应的待校准通道连接，其中，
所述电压控制器根据所述比较结果调整所述共模电压，以使所述比较器的第一输入端接收到调整后的共模电压。
7.根据权利要求6所述的电压校准设备，其特征在于，所述电压控制器包括数模转换器和反馈放大电路；
所述数模转换器的输入端至少与所述比较器的输出端连接，所述数模转换器的输入端接收所述校准信号，并根据所述校准信号调整输出的模拟电压信号；
所述反馈放大电路的输入端至少与所述数模转换器的输出端连接，所述反馈放大电路的输出端至少与所述待校准通道连接，所述反馈放大电路根据所述模拟电压信号调整对应的待校准通道的共模电压。
8.根据权利要求7所述的电压校准设备，其特征在于，所述通道选择器还用于存储所述待校准通道对应的校准共模电压。
9.一种成像系统，其特征在于，包括：处理单元、多个探测器、多个待校准通道和如权利要求1-8中任一项所述的电压校准设备；
所述处理单元通过多个所述待校准通道与多个所述探测器连接，所述电压校准设备与多个所述待校准通道选择性连接，所述电压校准设备用于调整多个所述待校准通道的共模电压。
10.一种电压校准方法，其特征在于，所述方法在如权利要求1-8任一项所述的电压校准设备上实现，包括：
获取多个待校准通道的共模电压；
将所述待校准通道的共模电压调整为校准共模电压，以使所述待校准通道利用所述校准共模电压进行探测；
其中，多个所述待校准通道的校准共模电压在预设电压范围内。
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