CN215191528U - 用于电阻抗成像的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型描述了一种用于电阻抗成像的测量装置，其包括：用于对待成像对象施加激励信号并同时测量响应信号的采集模块、以及与采集模块连接且用于对响应信号进行处理的处理模块，处理模块包括与测量单元连接并接收响应信号的第一处理单元、以及与第一处理单元连接的第二处理单元，第一处理单元接收响应信号并进行处理以获得目标响应信号，第二处理单元接收目标响应信号并进行处理以获得目标信息。在这种情况下，能够有效提高测量装置的精度，并能够有效降低测量装置的功耗。

Description

用于电阻抗成像的测量装置

技术领域

本实用新型具体涉及一种用于电阻抗成像的测量装置。

背景技术

电阻抗成像技术是通过在待成像对象表面布置的电极组，向被测物体施加一定频率和幅度的电流，并同时测量响应电压，最后利用相应的成像算法得到能够反映待成像对象内部电阻抗分布信息的图像。

传统的电阻抗成像技术通常是对成像目标施加正弦电流激励信号，然后用高速模数转换器对响应正弦电压信号进行高速采样，再对采样信号进行数字正交解调的方法获取成像目标的电阻抗信息。而在传统的电阻抗成像技术中，通常需要采用现场可编程逻辑门阵列、高速ADC 等高功耗的芯片、以及功耗较大的处理器，才能满足数字正交解调方法的需要。

实用新型内容

本实用新型是有鉴于上述的状况而提出的，其目的在于提供一种具有较高精度和较低功耗的用于电阻抗成像的测量装置。

为此，本实用新型提供了一种用于电阻抗成像的测量装置，其特征在于，包括：用于对待成像对象施加激励信号并测量响应信号的采集模块、以及与所述采集模块连接且用于对所述响应信号进行处理的处理模块，所述采集模块包括测量单元、以及用于为所述测量单元提供所述激励信号的激励源，所述测量单元用于对待成像对象施加所述激励信号，并测量因所述激励信号产生的所述响应信号，所述处理模块包括与所述测量单元连接并接收所述响应信号的第一处理单元、以及与所述第一处理单元连接的第二处理单元，所述第一处理单元接收所述响应信号并进行处理以获得目标响应信号，所述第二处理单元接收所述目标响应信号并进行处理以获得目标信息，所述第一处理单元包括第一运算放大器、第二运算放大器、差分放大器、可编程增益放大器、以及模数转换器，所述第一处理单元被配置为所述第一运算放大器的输入端和所述第二运算放大器的输入端分别与所述测量单元连接，所述第一运算放大器和所述第二运算放大器的输出端分别连接差分放大器的输入端，所述差分放大器的输出端经由阻容隔直滤波电路连接至所述可编程增益放大器的输入端，所述可编程增益放大器的输出端连接至所述模数转换器的输入端，所述第二处理单元被配置为接收所述目标响应信号且在目标周期内以预设频率从所述目标响应信号中采样以获取目标序列，并基于所述目标响应信号构造所述目标序列对应的同向分量和正交分量，从而基于所述目标序列、以及所述同向分量和所述正交分量获得所述目标信息。

在本实用新型中，采集模块可以对待成像对象施加激励信号并测量响应信号，处理模块可以包括第一处理单元和第二处理单元，第一处理单元和第二处理单元可以依次对响应信号进行处理以获得目标信息。在这种情况下，能够有效提高测量装置的精度，并能够有效降低测量装置的功耗。

在本实用新型所涉及的测量装置中，可选地，所述可编程增益放大器的输出端经由抗混叠滤波电路连接至所述模数转换器的输入端，其中，所述抗混叠滤波电路包含第二电容和第二电阻，所述第二电阻具有第五连接端和第六连接端，所述第二电容具有第七连接端和第八连接端，所述第二电阻的第五连接端与所述可编程增益放大器的输出端连接，所述第二电阻的第六连接端与所述模数转换器的输入端连接，所述第二电容的第七连接端连接至所述第二电阻的第六连接端。在这种情况下，信号能够流经抗混叠滤波电路，由此能够有效抑制高频谐波及噪声的影响。

在本实用新型所涉及的测量装置中，可选地，所述测量单元包括包含多个电极的电极阵列、用于从所述电极阵列中选取激励电极的第一选择子单元、以及用于从所述电极阵列中选取测量电极的第二选择子单元，其中，所述激励电极为对待成像对象施加所述激励信号的电极，所述测量电极为从待成像对象测量获取所述响应信号的电极。由此，能够便于测量装置向待成像对象施加激励信号，且能够便于测量装置获得响应信号。

在本实用新型所涉及的测量装置中，可选地，所述第二处理单元获取多个目标周期对应的多个目标序列，将所述多个目标序列中位于同一相对位置的采样结果分别求平均以获得多个目标采样结果，将所述多个目标采样结果组成为一个平均目标序列。由此，能够使测量装置具有较高的精度。

在本实用新型所涉及的测量装置中，可选地，所述第二处理单元基于所述目标响应信号构造所述平均目标序列对应的同向分量和正交分量，从而基于所述目标序列、以及所述同向分量和所述正交分量获得所述目标信息。在这种情况下，能够基于平均目标序列获得目标信息，从而能够有效提高测量装置的精度。

在本实用新型所涉及的测量装置中，可选地，所述第二处理单元基于所述平均目标序列、以及所述同向分量和所述正交分量获得所述同向分量的幅度和所述正交分量的幅度，并基于所述同向分量的幅度和所述正交分量的幅度获取所述目标信息。由此，能够基于平均目标序列获得目标信息。

在本实用新型所涉及的测量装置中，可选地，所述电极阵列中的电极与待成像对象接触。在这种情况下，能够便于测量单元对待成像对象施加激励信号，并能够便于测量单元采集响应信号。

在本实用新型所涉及的测量装置中，可选地，所述目标信息为所述目标响应信号中的基频正弦分量的幅度。由此，能够便于获得目标信息。

在本实用新型所涉及的测量装置中，可选地，若所述测量装置采用多电源供电，则第二电容的第八连接端实际接地。由此，能够便于第一处理单元对响应信号进行处理，能够便于后续获得具有较高精度的目标信息。

在本实用新型所涉及的测量装置中，可选地，若所述测量装置采用单电源供电，则第二电容的第八连接端接等电位点，所述等电位点由等电位点生成模块提供。由此，能够便于第一处理单元对响应信号进行处理，能够便于后续获得具有较高精度的目标信息。

根据本实用新型，能够提供一种具有较高精度和较低功耗的用于电阻抗成像的测量装置。

附图说明

图1是示出了本实用新型示例所涉及的测量装置的结构框图。

图2是示出了本实用新型示例所涉及的测量单元和第一处理单元的电路示意图。

图3是示出了本实用新型的示例所涉及的测量单元的示意图。

图4是示出了本实用新型的示例所涉及的电极阵列的结构示意图。

图5是示出了本实用新型的示例所涉及的电极阵列的应用示意图。

图6是示出了本实用新型的示例所涉及的第一处理单元的电路示意图。

图7示出了本实用新型的示例所涉及的等电位点生成模块的电路图。

图8是示出了本实用新型的示例所涉及的用于电阻抗成像的测量方法的流程示意图。

具体实施方式

以下，参考附图，详细地说明本实用新型的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。

需要说明的是，本实用新型中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，例如所包括或所具有的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括或具有没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本实用新型提供了一种用于电阻抗成像的测量装置(有时可以简称为测量装置)。本实用新型的实施方式所涉及的测量装置1(参见图 1)可以应用于电阻抗成像技术。根据本实用新型，能够提供一种结构简单、且具有较高精度和较低功耗的用于电阻抗成像的测量装置1。例如，本实用新型所涉及的测量装置1可以是便携式装置。该测量装置1 可以通过电池进行供电。

图1是示出了本实用新型示例所涉及的测量装置1的结构框图。

图2是示出了本实用新型示例所涉及的测量单元110和第一处理单元 210的电路示意图。

在一些示例中，参见图1，测量装置1可以包括采集模块10和处理模块20。其中，处理模块20可以和采集模块10连接。

在一些示例中，采集模块10可以用于对待成像对象施加激励信号。采集模块10可以测量响应信号。其中，响应信号可以是因激励信号产生的。

在一些示例中，待成像对象可以为具有不同的电阻或电阻率分布的对象，例如人体等。

在一些示例中，激励信号可以是相对于待成像对象安全的电流或电压信号。在一些示例中，响应信号可以是激励信号施加在待成像对象上后产生的电压或电流信号。例如，采集模块10可以向对待成像对象施加安全的方波电流信号，方波电流信号流经待成像对象后，采集模块10可以采集该方波电流信号对应的响应电压信号。在这种情况下，测量装置1能够对待成像对象施加方波电流信号，并能够采集因方波电流信号产生的响应电压信号。

在一些示例中，采集模块10可以包括测量单元110和激励源120 (参见图1～图3)。其中，激励源120可以和测量单元110连接，并可以为测量单元110提供激励信号。

图3是示出了本实用新型的示例所涉及的测量单元110的示意图。

图4是示出了本实用新型的示例所涉及的电极阵列1110的结构示意图。

图5是示出了本实用新型的示例所涉及的电极阵列1110的应用示意图。

在一些示例中，测量单元110可以接触待成像对象。在一些示例中，测量单元110可以包括包含多个电极的电极阵列1110(参见图3～5)。在一些示例中，电极阵列1110中的各个电极可以分别与待成像对象接触。在这种情况下，能够便于测量单元对待成像对象施加激励信号，并能够便于测量单元采集响应信号。在一些示例中，测量单元110可以将电极阵列1110中的电极以接触待成像对象的表面的方式配置在待成像对象上。在一些示例中，电极阵列1110中的电极可以依次排列为一字型。在一些示例中，电极阵列1110中电极可以均匀分布。在一些示例中，电极阵列1110可以以环绕的方式设置在待成像对象上。在这种情况下，能够便于后续获得较为全面的待成像对象的相关信息。例如，电极阵列1110可以设置在柔性带(例如绑带)上。在这种情况下，医护人员可以将柔性带以环绕待成像对象的方式配置在待成像对象上，且可以使分布在柔性带上的电极与待成像对象的表面接触。例如，电极阵列1110中的多个电极可以沿柔性带的长度方向依次排列且均匀地分布在柔性带上。柔性带的两端可以具有相互配合且用于固定的装置。柔性带可以通过用于固定的装置使其以环绕待成像对象的方式配置在待成像对象上。柔性带上的多个电极可以与待成像对象的表面接触。

在一些示例中，测量单元110可以向待成像对象施加激励信号。在一些示例中，测量单元110可以通过电极阵列1110中与待成像对象接触的电极向待成像对象施加激励信号。

在一些示例中，测量单元110还可以包括第一选择子单元1120(参见图3)。由此，能够便于测量装置1向待成像对象施加激励信号。在一些示例中，第一选择子单元1120可以用于从电极阵列1110中选择若干个电极作为激励电极。其中，激励电极可以是用于向待成像对象施加激励信号的电极。在一些示例中，激励电极的数量可以是两个。在一些示例中，电极阵列1110中的激励电极可以是可变化的。在一些示例中，如上所述，电极阵列1110可以包括多个电极。例如，参见图 4，多个电极可以分别为起始电极D1、电极D2、…、终止电极D16等。在一些示例中，当电极阵列1110中的电极依次排列为一字型时，起始电极D1和终止电极D16可以分别为电极阵列1110中沿长度方向M分布的第一个电极和最后一个电极(参见图4)。在一些示例中，多个电极可以包含与任一电极相对应的电极。也就是说，多个电极中的电极可以是相对应的。多个电极中的任一电极均可以在多个电极中匹配到与之对应的电极。在一些示例中，第一选择子单元1120可以从起始电极D1开始，沿电极阵列1110的环绕方向L或长度方向M依次选择相对应的两个电极作为激励电极。在一些示例中，相对应的两个电极可以由相关技术人员自行设置。

在一些示例中，相对应的两个电极可以是相邻的两个电极。第一选择子单元1120可以选择相邻的两个电极作为激励电极。在一些示例中，第一选择子单元1120可以从起始电极D1开始，沿电极阵列的环绕方向L依次选择相邻的两个电极作为激励电极。例如，第一选择子单元1120可以首先选择电极D1(即起始电极D1)和电极D2作为激励电极，之后可以依次选择电极D2和电极D3、电极D3和电极D4等作为激励电极(参见图4和图5(a))。

在另一些示例中，将电极阵列1110环绕为圆形，相对应的两个电极可以是相对位置最远的两个电极(参加图4和图5(b))。例如，第一选择子单元1120可以首先选择电极D1和电极D9作为激励电极，之后可以依次选择电极D2和电极D10、电极D3和电极D11等作为激励电极。

在一些示例中，第一选择子单元1120可以从电极阵列1110中选择若干个电极作为激励电极，激励电极可以向待成像对象施加来自激励源120的激励信号。例如，激励信号可以是来自激励源120的方波电流信号，第一选择子单元1120可以从电极阵列1110中选择若干个电极向待成像对象施加方波电流。

在一些示例中，测量单元110向待成像对象施加激励信号后，测量单元110可以测量响应信号。具体而言，测量单元110可以通过与待成像对象接触的电极向待成像对象施加激励信号，激励信号经待成像对象会生成响应信号，测量单元110可以通过与待成像对象接触的电极测量响应信号。

在一些示例中，测量单元110还可以包括第二选择子单元1130(参见图3)。由此，能够便于测量装置1获得响应信号。在一些示例中，第二选择子单元1130可以从电极阵列1110中选择若干个电极作为测量电极。其中，测量电极可以是用于从待成像对象测量并获取响应信号的电极。在一些示例中，测量电极的数量可以是两个。在一些示例中，第二选择子单元1130可以从电极阵列1110中选取除激励电极外的其他两个相邻电极作为测量电极。在一些示例中，电极阵列1110中的测量电极可以是可变化的。在一些示例中，第二选择子单元1130可以从起始电极D1开始，沿电极阵列的环绕方向L依次选择除激励电极外的两个相邻电极作为测量电极。例如，若电极D1和电极D9为激励电极，则第二选择子单元1130可以依次选择电极D2和电极D3、电极 D3和电极D4、电极D4和电极D5等作为测量电极。在一些示例中，起始电极D1和终止电极D16(即电极D16)可以视为相邻的两个电极。

在一些示例中，第二选择子单元1130可以从电极阵列1110中选择若干个电极作为测量电极，测量单元110可以通过测量电极测量获取响应信号。例如，当向待成像对象施加方波电流，第二选择子单元1130可以从电极阵列1110中选择两个电极作为测量电极，测量单元 110可以通过该测量电极获取待成像对象上对应位置(即这两个电极分别与待成像对象接触的位置)之间的电压(即响应电压信号)，该电压可以作为响应信号输出。

在一些示例中，当测量电极的选取由起始电极D1至终止电极D16 循环一周后，第一选择子单元1120可以更换激励电极。在这种情况下，第一选择子单元1120可以沿电极阵列1110的环绕方向L依次选择相对应的两个电极作为激励电极。在另一些示例中，激励信号可以为激励电流。在激励电流过零点或与零点有一个常量的相位延迟时，第一选择子单元1120可以更换激励电极。

在一些示例中，从更换激励电极时开始，测量单元110可以在预定时间之后开始利用测量电极进行响应信号的采集。在这种情况下，能够使采集的信号能够更加准确，能够有效提高测量装置1的精度。在一些示例中，预定时间可以由相关技术人员自行设定。

在一些示例中，采集模块10还可以包括激励源120。在一些示例中，激励源120可以和测量单元110连接。在一些示例中，激励源120 可以为测量单元110提供激励信号。在一些示例中，激励信号可以为具有预设频率和预设幅度的电流。在一些示例中，激励信号可以为方波电流、正弦波电流或三角波电流等。在一些示例中，相关人员可以调节或设置激励源120发送的激励信号。例如，相关人员可以调节或设置激励源120发送的激励信号的频率、幅度、类型等。在一些示例中，激励源120产生的激励信号可以是恒流激励。在一些示例中，激励源120生成的激励信号的频率可以为30KHz～80KHz。例如，激励源 120可以生成频率为50KHz的方波电流。

在一些示例中，如上所述，测量装置1还可以包括处理模块20(参见图1)。在一些示例中，处理模块20可以与采集模块10连接并接收响应信号进行处理。

在一些示例中，处理模块20可以包括第一处理单元210和第二处理单元220(参见图1)。其中，第二处理单元220可以和第一处理单元210连接。

在一些示例中，第一处理单元210可以和测量单元110连接以接收响应信号。在一些示例中，第一处理单元210可以接收响应信号并进行处理以获取目标响应信号。

图6是示出了本实用新型的示例所涉及的第一处理单元210的电路示意图。

在一些示例中，第一处理单元210可以包括第一运算放大器2110 和第二运算放大器2120(参见图6)。在一些示例中，第一运算放大器2110和第二运算放大器2120均可以具有输入端和输出端。在一些示例中，第一运算放大器2110的输入端和第二运算放大器2120的输入端可以分别与测量单元110连接。例如，第一运算放大器2110可以具有正相输入端和负相输入端，第一运算放大器2110可以大致形成为跟随器结构。第一运算放大器2110的正相输入端与测量单元110连接以接收响应信号。第一运算放大器2110的负相输入端与第一运算放大器2110的输出端连接。第二运算放大器2120可以具有正相输入端和负相输入端，第二运算放大器2120可以大致形成为跟随器结构。第二运算放大器2120的正相输入端与测量单元110连接以接收响应信号。第二运算放大器2120的负相输入端与第二运算放大器2120的输出端连接。在这种情况下，由测量电极获取的响应信号可以分别流经第一运算放大器2110和第二运算放大器2120，第一运算放大器2110和第二运算放大器2120可以分别对响应信号进行缓冲放大。例如，由测量单元110获取的响应信号可以分别经第一运算放大器2110和第二运算放大器2120进行缓冲放大以获得第一响应信号和第二响应信号(等同于后续测量方法中描述的一次放大处理)，也即，响应信号可以流经第一运算放大器2110获得第一响应信号，响应信号可以流经第二运算放大器2120获得第二响应信号。由此，能够有利于后续获取较高精度的信息。

在一些示例中，第一运算放大器2110和第二运算放大器2120可以具有高输入阻抗。例如，第一运算放大器2110和第二运算放大器2120 的输入阻抗可以为数百千欧姆以上、或兆欧等。由此，能够有效抑制因电极与皮肤接触产生的接触阻抗的影响。

在一些示例中，第一处理单元210还可以包括差分放大器2130(参见图6)。在一些示例中，差分放大器2130可以具有两个输入端(正相输入端和负相输入端)和输出端。在一些示例中，第一运算放大器 2110的输出端和第二运算放大器2120的输出端可以分别与差分放大器 2130的输入端连接。例如，第一运算放大器2110的输出端与差分放大器2130的正相输入端连接；第二运算放大器2120的输出端与差分放大器2130的负相输入端连接。在这种情况下，第一响应信号和第二响应信号可以分别从差分放大器2130的输入端流入，并可以从差分放大器2130的输出端流出以获得第三响应信号。在一些示例中，第三响应信号可以为单端信号(等同于后续测量方法中描述的信号转换处理)。由此，差分放大器2130能够将第一响应信号和第二响应信号转换为第三响应信号。

在一些示例中，差分放大器2130可以具有高共模抑制比。由此，能够有效抑制工频干扰以及电极极化电压等共模干扰。

在一些示例中，第一处理单元210还可以包括可编程增益放大器 2140(参见图6)。在一些示例中，可编程增益放大器2140可以具有输入端和输出端。在一些示例中，差分放大器2130的输出端可以经由阻容隔直滤波电路连接至可编程增益放大器2140的输入端。也就是说，差分放大器2130的输出端与可编程增益放大器2140的输入端之间可以设置有阻容隔直滤波电路。但本实用新型的示例不限于此，在一些示例中，差分放大器2130的输出端可以直接连接至可编程增益放大器 2140的输入端。也即，第三响应信号可以从差分放大器2130的输出端直接流入可编程增益放大器2140的输入端。在这种情况下，可编程增益放大器2140能够对第三响应信号的幅度进行调节。

在一些示例中，阻容隔直滤波电路可以包含第一电容和第一电阻。在一些示例中，第一电容可以具有第一连接端和第二连接端。第一电阻可以具有第三连接端和第四连接端。在一些示例中，第一电容的第一连接端可以与差分放大器2130的输出端连接。第一电容的第二连接端可以与可编程增益放大器2140的输入端连接。在一些示例中，第一电阻的第三连接端可以连接至第一电容的第二连接端。在一些示例中，第一电阻的第四连接端可以接地。

在一些示例中，第三响应信号可以从差分放大器2130的输出端经阻容隔直滤波电路流入可编程增益放大器2140的输入端(等同于后续测量方法中描述的一次滤波处理)。在这种情况下，第三响应信号能够流经阻容隔直滤波电路，由此能够有效滤除第三响应信号中的直流分量。

在一些示例中，流经阻容隔直滤波电路的第三响应信号可以从可编程增益放大器2140的输入端流入。例如，可编程增益放大器2140 可以具有正相输入端和负相输入端。可编程增益放大器2140可以大致形成为跟随器结构。可编程增益放大器2140的正相输入端可以与第一电容的第二连接端连接。可编程增益放大器2140的负相输入端可以与可编程增益放大器2140的输出端连接。在这种情况下，第三响应信号可以从可编程增益放大器2140的输入端流入，并可以从可编程增益放大器2140的输出端流出以获得第四响应信号(等同于后续测量方法中描述的二次放大处理)。由此，能够对第三响应信号的幅度进行调节。

在一些示例中，第一处理单元210还可以包括模数转换器2150(参见图6)。在一些示例中，模数转换器2150可以具有输入端。在一些示例中，可编程增益放大器2140的输出端可以经由抗混叠滤波电路连接至模数转换器2150的输入端。也就是说，可编程增益放大器2140 的输出端与模数转换器2150的输入端之间可以设置有抗混叠滤波电路。但本实用新型的示例不限于此，在一些示例中，可编程增益放大器2140 的输出端可以直接连接至模数转换器2150的输入端。也即，第四响应信号可以从可编程增益放大器2140的输出端直接流入模数转换器 2150的输入端。在这种情况下，第四响应信号能够经由模数转换器2150 转换为数字信号。

在一些示例中，抗混叠滤波电路可以包含第二电容和第二电阻。在一些示例中，第二电阻可以具有第五连接端和第六连接端。第二电容可以具有第七连接端和第八连接端。在一些示例中，第二电阻的第五连接端可以与可编程增益放大器2140的输出端连接。第二电阻的第六连接端可以与模数转换器2150的输入端连接。在一些示例中，第二电容的第七连接端可以连接至第二电阻的第六连接端。在一些示例中，第二电容的第八连接端可以接地。

在一些示例中，第四响应信号可以从可编程增益放大器2140的输出端经抗混叠滤波电路流入模数转换器2150的输入端(等同于后续描述的二次滤波处理)。在这种情况下，第四响应信号能够流经抗混叠滤波电路，由此能够有效抑制高频谐波及噪声的影响。

在一些示例中，流经抗混叠滤波电路的第四响应信号可以从模数转换器2150的输入端流入，第四响应信号可以经模数转换器2150获得目标响应信号(等同于后续描述的模数转换处理)。在这种情况下，第四响应信号能够由模数转换器2150转换为数字信号。由此，能够便于后续获取目标信息。

在一些示例中，如上所述，第一处理单元210可以被配置为第一运算放大器2110和第二运算放大器2120的输入端分别与测量单元110 连接，第一运算放大器2110和第二运算放大器2120的输出端可以分别连接差分放大器2130的输入端，差分放大器2130的输出端可以经由阻容隔直滤波电路连接至可编程增益放大器2140的输入端，可编程增益放大器2140的输出端可以经由抗混叠滤波电路连接至模数转换器 2150的输入端。在这种情况下，通过第一处理单元210能够有效地提高后续获取的目标信息的精度，并能够有效降低噪声的影响，且能够有效降低测量装置1的功耗。

在一些示例中，如上所述，处理模块20还可以包括第二处理单元 220(参见图1)。在一些示例中，第二处理单元220可以和第一处理单元210连接。在一些示例中，第二处理单元220可以和第一处理单元210通过传输导线连接。例如，模数转换器2150可以具有输出端。第二处理模块220可以与模数转换器2150的输出端连接以接收目标响应信号。在另一些示例中，第二处理单元220可以和第一处理单元210 通过无线的方式连接。在一些示例中，第二处理单元220可以接收来自第一处理单元210的目标响应信号并进行处理以获取目标信息。

在一些示例中，如上所述，第二处理单元220可以接收目标响应信号。在一些示例中，第二处理单元220可以从目标响应信号中采样获得多个采样结果以组成目标序列。在一些示例中，第二处理单元220 可以在目标周期内对目标响应信号进行采样获得多个采样结果以组成目标序列。在一些示例中，目标周期可以对应为激励信号的一个周期。在一些示例中，第二处理单元220可以在目标周期内以预设频率对目标响应信号进行采样以获取目标序列。也就是说，第二处理单元220 可以在目标周期内每隔目标时间对目标响应信号进行采样。在这种情况下，第二处理单元220在目标周期内可以获得多个采样结果，第二处理单元220可以将多个采样结果组成为一个目标序列。例如，第二处理单元220可以对目标响应信号的采样可以是时间间隔为T/N(即目标时间为T/N)的等间隔连续采样，第二采样模块220在一个目标周期内可以获得N个采样结果并构成一个序列V_s(k)。其中，T可以为激励信号的周期，k＝0,1,2,...,N-1。在一些示例中，第二处理单元220可以从该目标周期的开始时刻进行采集。但本实用新型的示例不限于此，在一些示例中，第二处理单元220可以从该目标周期的其他时刻开始进行采集。

在一些示例中，第二处理单元220可以在各个目标周期内获取多个采样结果并分别构成多个目标序列。其中，各个目标周期可以对应一个目标序列。在一些示例中，任意两个目标序列的采样结果可以是一一对应的。在一些示例中，相对应的两个采样结果可以分别处于各自目标周期的相应位置。也就是说，这两个采样结果在各自目标周期的时刻与各自目标周期开始时刻的时间间隔可以是相等的。在一些示例中，第二处理单元220可以将多个目标序列内位于相应位置的采样结果分别求平均以获得多个目标采样结果。在这种情况下，第二处理单元220可以将多个目标采样结果组成为一个平均目标序列。由此，能够使测量装置1具有较高的精度。

在一些示例中，第二处理单元220可以基于目标响应信号构造目标序列或平均目标序列对应的同向分量和正交分量。在一些示例中，目标响应信号可以为三角波信号或方波信号等，第二处理单元220可以基于目标响应信号构造目标序列或平均目标序列对应的基频的同向分量和正交分量。例如，目标响应信号可以为方波信号。方波信号可以在频域表现为同频率正弦信号及其各奇次谐波信号的加权叠加，例如方波信号可以满足：

其中，A_m可以是方波信号的幅度。在这种情况下，若目标响应信号为方波信号，则目标序列或平均目标序列对应的基频的同向分量可以满足：

目标序列或平均目标序列对应的基频的正交分量可以满足：

但本实用新型的示例不限于此，在一些示例中，目标响应信号可以为正弦信号，第二处理单元220可以基于目标响应信号构造目标序列或平均目标序列对应的同向分量和正交分量。

在一些示例中，第二处理单元220可以基于目标序列(或平均目标序列)、以及同向分量和正交分量获得目标信息。在这种情况下，能够有效提高测量装置1的精度。

在一些示例中，第二处理单元220可以基于目标序列(或平均目标序列)、以及同向分量和正交分量获得同向分量和正交分量的幅度。由此，能够获得同向分量的幅度和正交分量的幅度，便于后续获得目标信息。在一些示例中，第二处理单元220可以将目标序列(或平均目标序列)分别与同向分量、正交分量进行点乘，可以分别获得同向分量和正交分量的幅度。例如，若目标响应信号为方波信号，同向分量的幅度可以满足：

正交分量的幅度可以满足：

其中，A表示为是目标响应信号中基频正弦分量的幅度，且满足：A＝4A_m/π，φ是因第二处理单元220 的采样并非从每个目标周期的开始时刻(即0时刻)开始带来的附加相移。

在一些示例中，第二处理单元220可以基于同向分量的幅度和正交分量的幅度获取目标信息。由此，能够获得目标信息。其中，目标信息可以用于反映待成像对象的电阻抗信息。例如，第二处理单元220 可以基于同向分量和正交分量的幅度进一步获得该目标响应信号对应的基频正弦分量的幅度，且满足：

其中，N表示为在目标周期内的采样数量。基频正弦分量的幅度可以作为目标信息。由此，能够便于获得目标信息。

在一些示例中，测量装置1还可以包括用于显示待成像对象的电阻率分布的显示模块(未图示)。在一些示例中，显示模块可以接收目标信息。在一些示例中，显示模块可以将目标信息转换为电阻抗信息并显示。例如，若基频正弦分量的幅度作为目标信息，测量装置1可以采用恒流激励模式，显示模块可以通过为常量的电流幅度因子将基频正弦分量的幅度转换为电阻抗信息，显示模块可以根据电阻抗信息来显示。

图7是示出了本实用新型的示例所涉及的等电位点生成模块30的电路图。

在一些示例中，测量装置1可以采用多电源供电(例如双电源供电)的供电方式。在这种情况下，测量装置1的各个模块中的接地可以是通常意义上的“接地”。也即测量装置1的各个模块中的接地可以是实际接地。例如，第一电阻的第四连接端可以实际接地。第二电容的第八连接端可以实际接地。由此，能够便于第一处理单元210对响应信号进行处理，能够便于后续获得具有较高精度的目标信息。

在一些示例中，电流激励装置1可以采用单电源供电的供电方式。在这种情况下，测量装置1的各个模块中的接地可以是接“虚拟地”(也即“等电位点”)。换言之，电流激励装置1的各个模块中的接地可以是虚拟接地。例如，第一电阻的第四连接端可以接等电位点。第二电容的第八连接端可以接等电位点。由此，能够便于第一处理单元210 对响应信号进行处理，能够便于后续获得具有较高精度的目标信息。

在一些示例中，等电位点的电压可以为电源电压和0V之间的任一个电压。例如，等电位点的电压可以为电源电压的一半。

在一些示例中，等电位点可以由等电位点生成模块30提供。在一些示例中，如图7所示，等电位点生成模块30可以包括第三电阻310、第四电阻320、第三电容330和运算放大器340。第三电阻310的一端可以连接电源电压。第三电阻310的另一端可以连接运算放大器340 的正相输入端。电源电压可以用VCC表示。第四电阻320的一端可以连接运算放大器340的正相输入端。第四电阻320的另一端可以实际接地。其中，第三电阻310和第四电阻320可以对图7中的电源电压 VCC进行分压，得到等电位点电压。

在一些示例中，如图7所示，第三电容330的一端可以连接运算放大器340的正相输入端。第三电容330的另一端可以实际接地。在一些示例中，第三电容330可以是滤波电容。在这种情况下，能够通过第三电容330滤掉等电位点电压中的噪声。

在一些示例中，如图7所示，运算放大器340的负相输入端可以连接运算放大器340的输出端。在这种情况下，运算放大器340能够构成阻抗变换电路，从而增加等电位点电压的驱动能力。

在一些示例中，运算放大器340的输出端即为等电位点。例如，在单电源供电方式的条件下，运算放大器340的输出端可以用于连接第一电阻的第四连接端；运算放大器340的输出端可以用于连接第二电容的第八连接端。

图8是示出了本实用新型的示例所涉及的用于电阻抗成像的测量方法的流程示意图。

在本实用新型所涉及实施方式中，提供了一种用于电阻抗成像的测量方法(参见图8)。在本实施方式中，参见图8，用于电阻抗成像的测量方法可以包括对待成像对象施加激励信号并同时测量响应信号 (步骤S10)；用于电阻抗成像的测量方法可以包括对响应信号进行第一次处理以获得目标响应信号(步骤S20)；对目标响应信号进行第二次处理以获得目标信息(步骤S30)。根据本实用新型的测量方法，能够有效提高测量方法的精度，并能够有效降低测量方法的功耗。在一些示例中，测量方法中的待成像对象、激励信号和响应信号的获取和处理可以参见上述对待成像对象、激励信号和响应信号的相关描述。

在步骤S10中，如上所述，对待成像对象施加激励信号并同时测量响应信号。

在一些示例中，步骤S10可以利用采集模块10实现。例如，可以利用测量装置1中的采集模块10向待成像对象施加激励信号，并可以同时测量响应信号。其中，激励信号可以是相对于待成像对象安全的电流或电压。响应信号可以是激励信号施加在待成像对象上后产生的电压或电流。

在步骤S20中，如上所述，对响应信号进行第一次处理以获得目标响应信号。

在一些示例中，测量方法中的目标响应信号的获取和处理可以参见上述目标响应信号。具体可以参见第一处理单元210对响应信号的处理。在一些示例中，第一次处理可以包括一次放大处理、信号转换处理、一次滤波处理、二次放大处理、二次滤波处理、模数转换处理。在一些示例中，步骤S20可以利用第一处理单元210实现。在一些示例中，利用第一处理单元210可以对响应信号进行第一次处理以获取目标响应信号。

在步骤S30中，如上所述，对目标响应信号进行第二次处理以获得目标信息。在一些示例中，测量方法中的目标信息的获取和处理可以参见上述对目标信息的相关描述。在一些示例中，第二次处理可以包括在目标周期内以预设频率从目标响应信号中采样以获取目标序列，并基于目标响应信号构造目标序列对应的同向分量和正交分量，从而基于目标序列、以及同向分量和正交分量获得目标信息。在一些示例中，步骤S30可以利用第二处理单元220实现。在一些示例中，利用第二处理单元220可以对响应信号进行第二次处理以获取目标信息。

在一些示例中，在测量方法中还可以分别对多个目标周期进行采样获得多个目标序列。在一些示例中，可以将多个目标序列中位于同一相对位置的采样结果分别求平均以获得多个目标采样结果。可以将多个目标采样结果组成为一个平均目标序列。可以通过平均目标序列来获得目标信息。在这种情况下，能够有效提高测量方法的精度。在一些示例中，多个目标序列中位于同一相对位置的采样结果可以为在各个目标周期内获取该采样结果的时刻相对于其各自所在目标周期开始时刻的时间间隔是相等的。具体可以参见上述对平均目标序列的相关描述。

虽然以上结合附图和示例对本实用新型进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本实用新型。本领域技术人员在不偏离本实用新型的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本实用新型进行变形和变化，这些变形和变化均落入本实用新型的范围内。

Claims (7)

1.一种用于电阻抗成像的测量装置，其特征在于，包括：用于对待成像对象施加激励信号并测量响应信号的采集模块、以及与所述采集模块连接且用于对所述响应信号进行处理的处理模块，所述采集模块包括测量单元、以及用于为所述测量单元提供所述激励信号的激励源，所述测量单元用于对待成像对象施加所述激励信号，并测量因所述激励信号产生的所述响应信号，所述处理模块包括与所述测量单元连接并接收所述响应信号的第一处理单元、以及与所述第一处理单元连接的第二处理单元，所述第一处理单元接收所述响应信号并进行处理以获得目标响应信号，所述第二处理单元接收所述目标响应信号并进行处理以获得目标信息，所述第一处理单元包括第一运算放大器、第二运算放大器、差分放大器、可编程增益放大器、以及模数转换器，所述第一处理单元被配置为所述第一运算放大器的输入端和所述第二运算放大器的输入端分别与所述测量单元连接，所述第一运算放大器和所述第二运算放大器的输出端分别连接差分放大器的输入端，所述差分放大器的输出端经由阻容隔直滤波电路连接至所述可编程增益放大器的输入端，所述可编程增益放大器的输出端连接至所述模数转换器的输入端，所述第二处理单元被配置为接收所述目标响应信号且在目标周期内以预设频率从所述目标响应信号中采样以获取目标序列，并基于所述目标响应信号构造所述目标序列对应的同向分量和正交分量，从而基于所述目标序列、以及所述同向分量和所述正交分量获得所述目标信息。

2.根据权利要求1所述的用于电阻抗成像的测量装置，其特征在于，

所述可编程增益放大器的输出端经由抗混叠滤波电路连接至所述模数转换器的输入端，其中，所述抗混叠滤波电路包含第二电容和第二电阻，所述第二电阻具有第五连接端和第六连接端，所述第二电容具有第七连接端和第八连接端，所述第二电阻的第五连接端与所述可编程增益放大器的输出端连接，所述第二电阻的第六连接端与所述模数转换器的输入端连接，所述第二电容的第七连接端连接至所述第二电阻的第六连接端。

3.根据权利要求1所述的用于电阻抗成像的测量装置，其特征在于，

所述测量单元包括包含多个电极的电极阵列、用于从所述电极阵列中选取激励电极的第一选择子单元、以及用于从所述电极阵列中选取测量电极的第二选择子单元，其中，所述激励电极为对待成像对象施加所述激励信号的电极，所述测量电极为从待成像对象测量获取所述响应信号的电极。

4.根据权利要求3所述的用于电阻抗成像的测量装置，其特征在于，

所述电极阵列中的电极与待成像对象接触。

5.根据权利要求1所述的用于电阻抗成像的测量装置，其特征在于，

所述目标信息为所述目标响应信号中的基频正弦分量的幅度。

6.根据权利要求2所述的用于电阻抗成像的测量装置，其特征在于，

若所述测量装置采用多电源供电，则第二电容的第八连接端实际接地。

7.根据权利要求2所述的用于电阻抗成像的测量装置，其特征在于，

若所述测量装置采用单电源供电，则第二电容的第八连接端接等电位点，所述等电位点由等电位点生成模块提供。

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