KR20160007642A - 전자기 특성을 측정하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
관심 영역의 하나 이상의 전자기 특성을 결정하기 위한 적어도 하나의 장치(100, 400) 및 방법이 설명된다. 상기 관심 영역에 상응하는 하나 이상의 인덕티브 측정들(410) 및 상기 관심 영역에 상응하는 하나 이상의 캐패시티브 측정들(420)이 수신된다. 전기 유도성의 추정은 적어도 상기 수신된 하나 이상의 인덕티브 측정들(410)에 기반하여 획득된다(430). 이것은 적어도 상기 수신된 하나 이상의 캐패시티브 측정들(440)과 함께 유전율 측정(440)을 결정하기 위해 사용된다.
Description
본 발명은 하나 이상의 전자기 특성을 측정하기 위한 적어도 하나의 장치 및 방법에 관한 것이다.
객체(object) 또는 샘플의 전자기 특성을 결정하는 것은 다양한 경우에 유용하다. 지난 20~30년에 걸쳐, 실험적 전기 단층 촬영 기법들(experimental electrical tomography techniques)은 이것을 위해 발전되어 왔다. 의료 분야에서, 전기 임피던스 단층 촬영(EIT: Electrical Impedance Tomography) 시스템들이 제안되어왔다. 이러한 시스템들에서 전도 전극들(conducting electrodes)이 샘플, 예를 들어 인체의 한 부분에 부착되고, 측정들이 상기 샘플의 전도율(conductivity) 또는 유전율(permittivity)의 이미지를 현상(develop)하기 위해 사용된다. 하지만, 이러한 시스템들은 상기 의학 시설(medical establishment)에서 여전히 광범위하게 쓰이지 않는다. 관련 기법은 전기 캐패시턴스 단층 촬영(ECT: Electrical Capacitance Tomography)이 있다. ECT는 외부 캐패시턴스 측정들로부터 객체의 내부에서 유전율 분포(permittivity distribution)를 결정하기 위한 방법이다. EIT와 마찬가지로, ECT 시스템들은 주로 실험적으로 남아있다. 객체의 근사 슬라이스들(approximate slices)의 하나 이상의 낮은 해상도 이미지들을 현상하기 위해 소수의 전극들이 사용된다.
종래 전기 기법들은 전형적으로 변수들의 제한된 영역에서만 민감하다. 예를 들어, ECT는 비-전도 시스템들(non-conducting systems) 상에 사용될 수 있는 반면에, EIT는 전도성 시스템들(conducting systems)에 적용할 수 있다. 전도율 맵핑(conductivity mapping)에 대한 EIT의 단점은 상기 샘플과 직접적으로 접촉하는 전극들이 필요하다는 것이다. 따라서, 전도율들(conductivities)의 전체 영역을 이미지화하는 것이 불가능하다. 이것은 많은 어플리케이션들에 부적절하다.
제1 측면에 따르면, 관심 영역(region of interest)의 하나 이상의 전자기 특성을 결정하기 위해 제안된 장치는 상기 관심 영역에 상응하는 하나 이상의 인덕티브 측정들(inductive measurements) 및 상기 관심 영역에 상응하는 캐패시티브 측정들(capacitive measurements)을 수신하기 위한 적어도 하나의 측정 인터페이스(measurement interface), 및 상기 적어도 하나의 측정 인터페이스와 통신 방식으로 커플되고, 적어도 상기 수신된 하나 이상의 인덕티브 측정들에 기반하여 전기 전도율의 추정(estimate of electrical conductivity)을 획득하고 적어도 상기 전기 전도율의 추정 및 상기 수신된 하나 이상의 캐패시티브 측정들을 사용하여 유전율 측정을 결정하기 위해 배치되는 신호 프로세서(signal processor)를 포함한다.
제2 측면에 따르면, 관심 영역의 하나 이상의 전자기 특성을 측정하기 위한 제안된 방법은 상기 관심 영역에 상응하는 하나 이상의 인덕티브 측정들을 수신하는 단계, 적어도 상기 수신된 인덕티브 측정들에 기반하여 상기 관심 영역에서 전기 전도율에 대한 분포를 결정하는 단계, 상기 관심 영역에 상응하는 하나 이상의 캐패시티브 측정들을 수신하는 단계, 및 상기 관심 영역에서 유전율에 대한 분포를 결정하기 위해 적어도 상기 전기 전도율에 대한 분포 및 상기 하나 이상의 캐패시티브 측정들을 사용하는 단계를 포함한다.
추가적인 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 이루어지는 특정 실시예에 대한 다음 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1a는 제1 실시예에 따른 장치 및 관심 영역을 나타내는 도면이다.
도 1b는 제1 실시예에 따른 장치 및 상기 관심 영역에 있는 이동 가능한 객체를 나타내는 도면이다.
도 1c는 제2 실시예에따른 장치 및 관심 영역을 나타내는 도면이다.
도 1d는 제2 실시예에 따른 장치 및 상기 장치 및 상기 관심 영역 간의 절연 영역을 나타내는 도면이다.
도 2a는 제1 실시예에 따른 복수의 센서 컴포넌트들을 나타내는 도면이다.
도 2b는 제2 실시예에 따른 복수의 센서 컴포넌트들을 나타내는 도면이다.
도 2c는 제3 실시예에 따른 복수의 센서 컴포넌트들을 나타내는 도면이다.
도 2d는 제4 실시예에 따른 복수의 센서 컴포넌트들을 나타내는 도면이다.
도 2e는 제5 실시예에 따른 복수의 센서 컴포넌트들을 나타내는 도면이다.
도 3a는 제4 실시예에 따른 장치를 나타내는 도면이다.
도 3b는 도 3a의 장치의 측면도를 나타내는 도면이다.
도 3c는 도 3a 및 도 3b의 장치의 부분의 투시도이다.
도 4a는 일 실시예에 따른 신호 프로세서를 나타내는 도면이다.
도 4b는 복수의 센서 컴포넌트들과 통신 방식으로 커플되는 상기 도 4a의 신호 프로세서를 나타내는 도면이다.
도 4c는 상기 도 4b의 신호 프로세서를 갖는 신호 제어기의 사용을 나타내는 도면이다.
도 4d는 일 실시예에 따른 측정 페이즈의 제1 부분을 나타내는 도면이다.
도 4e는 일 실시예에 따른 측정 페이즈의 제2 부분을 나타내는 도면이다.
도 4f는 또 다른 실시예에 따른 측정 페이즈를 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 신호 프로세서의 수행을 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 단층 촬영 프로세서의 사용을 나타내는 도면이다.
도 7a는 제1 실시예 관심 영역 및 단층 촬영 프로세스로부터 상응하는 제1 실시예 출력을 나타내는 도면이다.
도 7b는 제2 실시예 관심 영역 및 단층 촬영 프로세스로부터 상응하는 제2 실시예 출력을 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 관심 영역의 하나 이상의 전자기 특정을 측정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 하나 이상의 컴포넌트를 구동하는 방법은 나타내는 흐름도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 관심 영역의 하나 이상의 전자기 특성을 측정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11a는 장치의 하나의 예시적인 어플리케이션의 정면도를 나타내는 도면이다.
도 11b는 장치의 하나의 예시적인 어플리케이션의 측면도를 나타내는 도면이다.
도 12a는 테스트 케이스에서 일 실시예 관심 영역의 사진이다.
도 12b는 ECT(Electrical Capacitance Tomography) 프로세서로부터 테스트 케이스를 위한 일 실시예 출력을 나타내는 도면이다.
도 12c는 본 발명에서 설명된 일 실시예 단층 촬영 프로세서로부터 테스트 케이스를 위한 일 실시예 출력을 나타내는 도면이다.
도 1b는 제1 실시예에 따른 장치 및 상기 관심 영역에 있는 이동 가능한 객체를 나타내는 도면이다.
도 1c는 제2 실시예에따른 장치 및 관심 영역을 나타내는 도면이다.
도 1d는 제2 실시예에 따른 장치 및 상기 장치 및 상기 관심 영역 간의 절연 영역을 나타내는 도면이다.
도 2a는 제1 실시예에 따른 복수의 센서 컴포넌트들을 나타내는 도면이다.
도 2b는 제2 실시예에 따른 복수의 센서 컴포넌트들을 나타내는 도면이다.
도 2c는 제3 실시예에 따른 복수의 센서 컴포넌트들을 나타내는 도면이다.
도 2d는 제4 실시예에 따른 복수의 센서 컴포넌트들을 나타내는 도면이다.
도 2e는 제5 실시예에 따른 복수의 센서 컴포넌트들을 나타내는 도면이다.
도 3a는 제4 실시예에 따른 장치를 나타내는 도면이다.
도 3b는 도 3a의 장치의 측면도를 나타내는 도면이다.
도 3c는 도 3a 및 도 3b의 장치의 부분의 투시도이다.
도 4a는 일 실시예에 따른 신호 프로세서를 나타내는 도면이다.
도 4b는 복수의 센서 컴포넌트들과 통신 방식으로 커플되는 상기 도 4a의 신호 프로세서를 나타내는 도면이다.
도 4c는 상기 도 4b의 신호 프로세서를 갖는 신호 제어기의 사용을 나타내는 도면이다.
도 4d는 일 실시예에 따른 측정 페이즈의 제1 부분을 나타내는 도면이다.
도 4e는 일 실시예에 따른 측정 페이즈의 제2 부분을 나타내는 도면이다.
도 4f는 또 다른 실시예에 따른 측정 페이즈를 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 신호 프로세서의 수행을 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 단층 촬영 프로세서의 사용을 나타내는 도면이다.
도 7a는 제1 실시예 관심 영역 및 단층 촬영 프로세스로부터 상응하는 제1 실시예 출력을 나타내는 도면이다.
도 7b는 제2 실시예 관심 영역 및 단층 촬영 프로세스로부터 상응하는 제2 실시예 출력을 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 관심 영역의 하나 이상의 전자기 특정을 측정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 하나 이상의 컴포넌트를 구동하는 방법은 나타내는 흐름도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 관심 영역의 하나 이상의 전자기 특성을 측정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11a는 장치의 하나의 예시적인 어플리케이션의 정면도를 나타내는 도면이다.
도 11b는 장치의 하나의 예시적인 어플리케이션의 측면도를 나타내는 도면이다.
도 12a는 테스트 케이스에서 일 실시예 관심 영역의 사진이다.
도 12b는 ECT(Electrical Capacitance Tomography) 프로세서로부터 테스트 케이스를 위한 일 실시예 출력을 나타내는 도면이다.
도 12c는 본 발명에서 설명된 일 실시예 단층 촬영 프로세서로부터 테스트 케이스를 위한 일 실시예 출력을 나타내는 도면이다.
도 1a는 일 실시예(100)에 따른 장치(110)를 보여준다. 상기 장치(100)는 관심 영역(120)에서 하나 이상의 전자기 특성을 측정하기 위해 사용된다. 상기 관심 영역(120)은 상기 장치(110)에 근접한 공간, 선형 영역과 같은, 2-차원 영역(two-dimensional area) 또는 3-차원 볼륨(three-dimensional volume)일 수 있다. 상기 관심 영역(120)은 상기 장치(110)에 대한 측정 범위를 나타내고, 실행에 따라 달라질 수 있다.
특정 경우에서, 하나 이상의 객체가 상기 관심 영역(120)에 존재할 수 있다. 이것의 예시는 도 1b에서 보여진다. 임의의 객체는, 예를 들어 도 1b에서 점선 화살표로 보여진 것과 같이 고정 또는 이동 가능할 수 있다. 상기 유체(fluid)는 절연체(insulator)일 수 있고, 상기 관심 영역에서 임의의 객체(130)는 절연 영역(140)에 의해 상기 장치(110)로부터 분리될 수 있다. 다시 말해, 장치(110)는 비접촉식 장치(contactless device)를 포함할 수 있고, 상기 관심 영역(120)의 측정 및 임의의 상기 영역 내의 객체(130)는 상기 장치(110)와 상기 관심 영역(120)의 적어도 한 부분 및 상기 영역의 임의의 객체(130) 중 하나 간의 직접적인 전기적 접촉 없이 발생할 수 있다. 그렇지 않으면, 임의의 객체들을 포함하거나 그렇지 않은, 상기 유체 또는 유체 혼합물은 측정되기 위한 물질들의 세트를 나타낼 수 있다.
도 1c는 제2 실시예(105)에 따른 또 다른 장치(115)를 보여준다. 상기 장치(115)는 또한 관심 영역(125)에서 하나 이상의 전자기 특성을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 경우에 상기 관심 영역(125)은 상기 장치(115)의 컴포넌트 부분들에 의해 형성된 경계 내에 둘러싸인 영역(enclosed area) 또는 볼륨(volume)일 수 있다. 예를 들어, 이러한 경우에, 상기 관심 영역(125)은 스캐닝 장치(scanning device)의 내부 또는 하나 이상의 유체들을 운반하는 파이프의 내부일 수 있다. 도 1d는 하나 이상의 중간 영역들(135)에 의해 상기 관심 영역으로부터 상기 장치가 분리된 제2 실시예의 또 다른 실행을 보여준다. 적어도 하나의 이러한 중간 영역들(135)은 절연 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 상기 장치(115)는 절연체에 의해 상기 관심 영역(125)으로부터 분리된다. 이러한 경우에, 장치(115)는 예를 들어 비접촉 모드에서 동작한다. 상기 장치(115) 및 상기 관심 영역(125) 간의 직접적인 전도성 경로가 없다. 예를 들어, 장치(115)는 외부 고분자 포장(outer polymer casing)을 갖는 내부 금속 파이프를 포함하는 파이프라인 배치의 외부에 배치될 수 있다. 상기 도 1a의 실시예들에 의해 입증된 것과 같이, 상기 장치(110, 115)는 비침습성(non-invasive)일 수 있고, 예를 들어 옆에 위치할 수 있고, 상기 관심 영역으로 확장할 필요가 없다.
도 2a 내지 도 2e는 실시예들의 시리즈(series)에 따른 복수의 센서 컴포넌트 배치들을 보여준다. 이러한 배치들은 본 발명에서 설명된 상기 특정 장치 및 방법의 동작 설명을 돕기 위해 개략적이고 실시예로서 보여진다; 도시되지 않은 다른 배치들 또한 실행될 수 있다.
도 2a는 일 실시예에 따른 센서 컴포넌트들의 제1 배치(200)을 보여준다. 상기 제1 배치(200)은 센서 컴포넌트들의 두 가지 유형들의 1-차원 어레이(210)포함한다. 복수의 제1 센서 컴포넌트들(220)은 상기 1-차원 어레이(210)에 근접한 관심 영역에 따른 인덕티브 측정을 제공하기 위해 배치된다. 그러면 복수의 제2 센서 컴포넌트들(230)은 상기 1-차원 어레이(210)에 근접한 동일한 관심 영역에 따른 캐패시티브 측정을 제공하기 위해 배치된다. 예를 들어, 상기 복수의 제1 및 제2 센서 컴포넌트들은 관심 영역에 직면하도록 정렬될 수 있고, 예를 들어 상기 1-차원 어레이(210)의 상위는 상기 도1a 및 도 1b에서 장치(110) 또는 상기 도 1c 및 도 1d에서 장치(115)와 함께 정렬된다. 후자의 경우에 n개의 제1 센서 컴포넌트들(220) 및 m개의 제2 센서 컴포넌트들(230)이 있을 수 있고, n 및 m개의 센서 컴포넌트들은 상기 관심 영역(125)의 둘레의 적어도 한 부분 주위에 배치될 수 있다. 이와 같이, 비록 4개의 센서 컴포넌트들이 도 2a에 보여졌지만, n개의 제1 센서 컴포넌트들(220) 및 m개의 제2 센서 컴포넌트들(230)이 실시예에 적용될 수 있고, n 및 m은 하나보다 더 많다. 일 실시예에서, 상기 센서 컴포넌트들은 객체들 및/또는 상기 관심 영역과 전기적 접촉을 직접적으로 하지 않는다. 도 2a에서 상기 센서 컴포넌트들은 1-차원으로 인터리브될(interleaved) 수 있다.
상기 제1 배치(200)은 상기 관심 영역의 하나 이상의 전자기 특성을 측정할 수 있게 한다. 예를 들어, 상기 제1 배치(200)은 신호들의 어레이를 출력할 수 있다: 제1 센서 컴포넌트들의 세트로부터 신호들은 전도율 및/또는 투자율 측정들의 세트를 생성하기 위해 사용될 수 있고, 상기 제2 센서 컴포넌트들의 세트로부터 신호들은 유전율 측정들의 세트를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 측정들은 하나 이상의 선형 어레이들의 형태, 예를 들어 길이 n 및 m 또는 투플들(tuples)의 어레이일 수 있다. 상기 제2 센서 컴포넌트들로부터 캐패시티브 측정들은 상기 관심 영역에 위치한 하나 이상의 유전체 물질들(dialectic materials)의 특성 및 위치 또는 상대적 비율을 나타낼 수 있다.
이러한 경우에 유전율 측정들은 전기장에 어떻게 영향을 미치는지, 그리고 상기 관심 영역에 위치한 유전 물질(dielectric material)와 같은 물질 또는 객체 에 의해 어떻게 영향을 받는지 나타낼 수 있다. 이것은 상기 관심 영역에서 객체 또는 물질에 전기장을 형성하기 위한 저항의 측정을 볼 수 있다. 이것은 미터 당 패럿(farads per metre)(Fm-1)으로 측정될 수 있다. 본 발명에 참조된 것과 같은 투자율(Permeability)은 자기장의 형성을 돕기 위한 객체 또는 물질의 능력을 나타낼 수 있다. 이것은 미터 당 헨리(Henries per meter)(Hm-1), 또는 암페어 제곱 당 뉴튼(Newtons per ampere squared)(NA-2)으로 측정된 투자율로 측정될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 센서 컴포넌트는 코일 배치, 예를 들어 원형 구조를 포함할 수 있다. 제2 센서 컴포넌트는 사각 평면 또는 직사각형 평판 전극을 포함할 수 있다. 이것들은 하나 이상의 센서 배치 사이즈의 세트를 포함할 수 있고, 예를 들어 모든 제2 센서 컴포넌트들은 일반적인 사이즈일 수 있고 또는 이것들은 주어진 사이즈의 제2 센서 컴포넌트들의 세트 및 다른 사이즈의 적어도 또 다른 제2 센서 컴포넌트들의 세트일 수 있다. 상기 센서 컴포넌트들의 구조들은 상기 실행 환경에 의존할 수 있다. 예로서, 일 실시예에서, 상기 제1 센서 컴포넌트들은 대략 4cm 직경이고, 높이가 대략 3.5cm이고, 셀프 인덕턴스가 380 ?인 구리 와이어의 100번의 회전을 갖고; 그러면 상기 제2 센서 컴포넌트들은 대략 6cm×7cm의 구리 평판(copper plates)이다.
도 2b는 일 실시예에 따른 센서 컴포넌트들(202)의 제2 배치를 보여준다. 상기 제2 배치(202)은 제1 센서 컴포넌트들(222)의 제1 1-차원 어레이 및 제1 센서 컴포넌트들(222)의 제2 1-차원 어레이를 포함하고, 여기에서 두 어레이들 모두 공동 센서 마운팅(common sensor mounting)(212)에 탑재된다. 도 2a와 같이, 제1 복수의 제1 센서 컴포넌트들은 인덕티브 측정들을 제공하기 위해 배치되고, 복수의 제2 센서 컴포넌트들은 캐패시티브 측정들을 제공하기 위해 배치된다. 도 2b의 경우에 4개의 측정들이 센서 컴포넌트들의 각각의 1-차원 어레이로부터 기록될 수 있다.
도 2c는 일 실시에에 따른 센서 컴포넌트들(204)의 제3 배치를 보여준다. 이러한 경우에, 제1 센서 컴포넌트(224) 및 제2 센서 컴포넌트(234)는 센서 마운팅(sensor mounting)(214)과 결합될 수 있다. 예를 들어, 그것들은 공동 전극 배치로 결합될 수 있다. 이것은, 다른 것들 사이에, 캐패시턴스뿐만 아니라 인덕턴스를 측정하기 위해 배치된 나선형 또는 원추형 코일 또는 평판 전극에 탑재된 코일을 포함할 수 있다. 동일한 실딩(shielding)이 캐패시티브 및 인덕티브 측정들 모두를 위해 사용될 수 있다. 그렇지 않으면 상기 센서 컴포넌트들의 두 개의 세트들은 공동 센서 컴포넌트 축들을 따라 정렬된 별도의 평판에 탑재될 수 있다. 상기 제3 배치(204)는 증가된 센서 밀도 및 측정 통신(measurement correspondence)의 장점을 갖는다.
도 2d 및 도 2e는 실시예들에 따른 인덕턴스 및 캐패시턴스 측정들의 2 차원 어레이를 제공하기 위해 사용되는 두 개의 배치들을 보여준다. 도 2d는 2 차원으로 인터리브된 복수의 제1 센서 컴포넌트들(226) 및 복수의 제2 센서 컴포넌트들(236)을 보여준다. 이러한 실시예에서 상기 센서 컴포넌트들은 공동 평면 또는 센서 마운팅(216)에 배치될 수 있다. 그렇지 않으면, 도 2e의 실시예는 각각의 유형의 센서 컴포넌트들의 그룹화된 세트들을 갖는 평면 어레이를 보여준다, 예를 들어, 제1 센서 컴포넌트들(228)의 두 개의 세트들 및 제2 센서 컴포넌트들(238)의 두 개의 세트들은 공동 평면 또는 센서 마운팅(218)에 배치된다.
그렇지 않으면 도 2a 내지 도 2c에 보여진 상기 배치들은 1-차원 평면 배치들로서 보여지고, 그것들은 주어진 영역 또는 볼륨을 갖는 관심 영역에 대한 측정들을 제공하기 위해 2 차원 또는 3 차원 중 하나로 스캔되(scanned)거나 스윕(swept)될 수 있다. 3 차원에서 측정들을 제공하기 위한 하나의 배치가 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 아래에서 설명된다.
도 3a는 관심 영역(325)의 하나 이상의 전자기 특성을 측정하기 위한 센서 배치(305)의 단면도를 보여준다. 이러한 실시예에서 상기 관심 영역(325)은, 다른 것들 사이에, 상기 장치의 내부 ― 여기에서 관심 객체들은 상기 영역에서 움직임 ―, 하나 이상의 유체들을 운반하는 파이프 또는 도관(conduit)을 포함할 수 있다. 도 3a에서 p 개의 센서 마운팅들(315)의 시리즈가 상기 관심 영역(325)의 둘레에 배치될 수 있다.
일 실시예에서 그것들은 상기 관심 영역(325)을 포함하는 상부구조(superstructure)에 커플될 수 있다. 또 다른 실시예에서 그것들은 상기 관심 영역을 포함하는 파이프 또는 도관관 같은 구조에 개별적으로 커플될 수 있다. 각각의 센서 마운팅(315)은 하나 이상의 제1 센서 컴포넌트들 및/또는 하나 이상의 제2 센서 컴포넌트들을 포함한다. 예를 들어, 각각의 센서 마운팅은 도 2a 내지 도 2e에서 보여진 센서 마운팅들(210 내지 218)로 보여진 상기 센서 컴포넌트들의 적어도 부분을 포함할 수 있다.
도 3b는 상기 동일한 센서 배치(305)의 측면도를 보여준다. 이러한 실시예에서 q 개의 센서 마운팅들(315)의 링들이 있다. 상기 센서 컴포넌트들의 사이즈 및/또는 배치들은 하나 이상의 링들 사이에서 변화할 수 있다. 도 3c는 센서 마운팅들의 하나의 링을 투시도로 보여준다. 상기 각각의 링의 센서 마운팅들(315)은 각각의 다른 및/또는 상부구조에 커플되거나, 또는 상기 관심 영역을 포함하는 구조에 탑재될 수 있다. 상기 p×q개의 센서 마운팅들(315)의 세트는 볼륨을 포함한다. 그러면 측정들이 상기 볼륨 내에서 객체들 및/또는 유체들에 대하여 획득될 수 있다. 특정 경우들에서 도 2a 내지 도 2e에서 사용된 임의의 배치들은 도 3b에 보여진 세로축을 따라 적용될 수 있다; 예를 들어, 도 2a 내지 도 2e에서 가로축을 따른 분포가 도 3b에서 상기 가로축을 따라 적용될 수 있다.
위에서 설명된 상기 센서 시스템들은, 예를 들어, 비침습적(non-invasively) 측정 및 이미지 멀티페이즈 플로우(image multiphase flows)를 위해 적용될 수 있다. 특정 실시예들에서, 센서 컴포넌트들은 장치의 전체 감도 분포(overall sensitivity distribution)를 최적화하기 위해 인터리브될 수 있다. 상기 센서 컴포넌트들은 2-차원 또는 3-차원 배치 중 하나로 배치될 수 있다. 예를 들어, 단일 평면에 집적된 센서 컴포넌트들의 세트는 임의의 비전도성의 혼합물 및 전도성 매체를 갖는 2-차원 이미지화를 허용한다. 그러면 더욱 상세한 특성이 집적된 3-차원 센서로 달성될 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3c에서 상기 배치(305)는 임의의 모양 또는 3―차원 볼륨을 위해 제공될 수 있다. 상기 실시예들에서 도시되지 않은 복수의 구조들이 가능하다.
도 4a 내지 도 4c는 도 2a 내지 도 3c 중 임의의 하나의 센서 배치들과 함께 사용될 수 있는 신호 프로세서를 보여준다. 특정 경우에 상기 신호 프로세서가 도시되지 않은 센서 배치들과 함께 사용될 수 있다. 상기 신호 프로세서는 또한 측정 프로세서로서 언급될 수 있다.
도 4a는 측정 데이터 M1(410) 및 M2(420)의 두 개의 세트들을 보여준다. 이것은 도 2a 내지 도 2e에서 컴포넌트들(220 내지 228 및 230 내지 238) 중 어느 것과 같은, 복수의 제1 센서 컴포넌트들 및 복수의 제2 센서 컴포넌트들로부터 각각 수신된 데이터일 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 측정 데이터 M1(410)의 제1 세트는 인덕티브 측정들을 포함할 수 있고, 측정 데이터 M2(420)의 제2 세트는 캐패시티브 측정들을 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위해 데이터의 두 개의 세트들이 설명되었지만, 특정 실시예들에서 이러한 세트들은 측정들의 단일 세트로 결합될 수 있다. 예를 들어, 결합된 시스템은 다양한 방법으로 나타낼 수 있는 복소 임피던스 이미지들을 생산할 수 있다. 일 실시예에서, 특정 복소 임피던스 이미지는 복소 임피던스 수량(complex impedance quantities)을 나타내는 단일 이미지일 수 잇다. 일 실시에에서, 측정 데이터 M1(410) 및/또는 M2(420)는, 예를 들어 상기 센서 컴포넌트들과 전기적으로 커플된 아날로그-투-디지털 변환기(analog-to-digital convertor)로부터 수신된 것과 같은 디지털 전압 값을 포함할 수 있다. 상기 측정 데이터 M1(410) 및 M2(420)의 세트들은 신호 프로세서(430)에 의해 수신될 수 있다. 이것들은 상기 센서 컴포넌트들 및 상기 신호 프로세서(430) 간의 하나 이상의 전처리 모듈들(pre-processing modules)일 수 있다. 예를 들어, 측정 데이터 M1(410) 및 M2(420)는, 다른 것들 사이에, 하나 이상의 증폭기들, 필터들(저역-통과 필터들(low-pass filters)과 같은), 래치들, 버퍼들, 적분기들, 트랜시버들, 멀티플렉서들 등에 의해 전처리될 수 있다. 상기 신호 프로세서(430)는 측정 데이터 M1(410) 및 M2(420)에 기반하여 하나 이상의 전자기 특성들을 결정하기 위해 배치될 수 있다. 상기 하나 이상의 전자기 특성에 대한 값들은 측정 데이터 MOUT(440)로서 출력될 수 있다.
예를 들어, 상기 신호 프로세서(430)는 측정 데이터 M1(410)의 제1 세트에 기반하여 상기 관심 영역에 대한 전기 전도율 측정을 결정하기 위해 배치될 수 있다. 이러한 전기 전도율 측정에 대한 하나 이상의 값들은 상기 신호 프로세서(430)에 의해 측정 데이터 MOUT(440)로서 출력될 수 있다. 도 4a에 도시되지 않은 특정 경우에, 상기 신호 프로세서(430)는 또 다른 컴포넌트에 의해 결정된 전기 전도율 측정을 액세스할 수 있다, 예를 들어 공유된 메모리 및/또는 저장 장치를 통해 액세스 할 수 있다. 상기 신호 프로세서(430)는 또한 상기 전기 전도율 측정을 상기 측정 데이터 M2(420)에 기반하여 유전율 측정을 결정하기 위한 입력 파라미터들로서 사용하기 위해 배치될 수 있다. 이러한 유전율 측정에 대한 하나 이상의 값들은 상기 신호 프로세서(430)에 의해 측정 데이터 MOUT(440)로서 출력될 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 신호 프로세서(430)는 측정 데이터 M1(410) 및 M2(420) 관심 영역에 대한 복소 전도율 측정을 결정할 수 있고, 측정 데이터 MOUT(440)로서 이것을 출력할 수 있다. 그러면 상기 측정 데이터 MOUT(440)는, 전도성 및 유전체 부분들의 조합을 포함하는 복소 물질들 및 구조들을 포함하여 상기 관심 영역 내에서 물질들 및 구조들을 특성화하기 위해 사용될 수 있다.
특정 경우에, 상기 신호 프로세서(430)에 의해 결정된 유전율의 추정들(예를 들어, 자기 투자율(magnetic permeability))은 상기 프로세서에 의해 사용된 하나 이상의 모델들로 피드백될 수 있다. 예를 들어, 유전율의 추정은 다음 인덕티브 측정들의 정확성 및/또는 보정을 위해 사용될 수 있다. 전도율 및 유전율 간의 상관관계가 있는 특정 물질들 및/또는 프로세서가 있다. 특정 실시예들에서 이러한 상호 관계가 이미지 결합을 더 강화하기 위해 사용된다. 이것은 다음 전기 전도율 및 유전율 측정의 정확도를 개선할 수 있다. 한 경우에, 결정된 전도율, 투자율 및/또는 투자율 측정들이 상기 관심 영역의 특성에 반복적 및/또는 확률적으로 수렴하기 위해 사용되는 하나 이상의 상태 모델들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 칼만 필터(Kalman filters)가 이미지 프로세스의 동적 측면들(dynamic aspects)에 대해 간주(account)하기 위한 측정들에 적용될 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 전도율 및/또는 투자율 측정들 유전율 측정들의 생성은 별도의 페이즈들에서 반복적으로 이루어질 수 있다; 다른 경우에 집적된 복원 프로세스(reconstruction)가 사용될 수 있다.
도 4b는 하나 이상의 제1 센서 컴포넌트들(220) 및 하나 이상의 제2 센서 컴포넌트들(230)과 통신 방식으로 커플된 신호 프로세서(430)를 보여준다. 상기 신호 프로세서(405)는 측정 인터페이스(405)를 통해 센서 컴포넌트들(220, 230)과 통신 방식으로 커플된다. 상기 측정 인터페이스(405)는 신호 프로세서(430)가 측정 데이터 M1(410) 및 M2(420)을 프로세싱에 적합한 형태로 수신할 수 있도록 하는 하나 이상의 전기적 및/또는 집적된 회로들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서 상기 측정 인터페이스(405)는 하나 이상의 디멀티플레서, 증폭기, 트랜스시버 및 FPGA(Field Programmable Gate Array) 아날로그-투-디지털 변환기를 포함할 수 있다.
도 4c는 신호 제어기(150)가 상기 센서 컴포넌트들(220, 230)에 하나 이상의 신호들을 제공하기 위해 사용되는 일 실시예를 보여준다. 도 4c에서, 상기 신호 제어기(450)는 하나 이상의 제1 센서 컴포넌트들(220) 및 하나 이상의 제2 센서 컴포넌트들(230)과 통신 방식으로 커플될 수 있다. 다른 실시예들에서, 센서 컴포넌트들의 각각의 세트에 대하여 별도의 신호 제어기가 제공될 수 있다. 도 4c에서, 상기 신호 제어기(450)는 상기 측정 인터페이스(405)를 통해 상기 센서 컴포넌트들(220, 230)과 통신 방식으로 커플될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 측정 인터페이스(405)는, 하나 이상의 FPGA 아날로그-투-디지털 변환기, 증폭기, 트랜스시버 및 멀티플렉서와 같은 하나 이상의 전처리 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 신호 제어기(450)는 상기 신호 프로세서(430)와 통신 방식으로 커플될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 신호 프로세서(430)에 의해 생성된 하나 이상의 신호들은 상기 신호 프로세서(430)에 의해 수신될 수 있다. 이러한 신호들은 상기 신호 프로세서(430)에 의해 수행된 상기 신호 처리에서 사용될 수 있다. 그렇지 않으면, 다른 실시예들에서, 미리 결정된 함수(function) 및/또는 타임베이스(timebase)에 따라 하나 이상의 신호들이 생성된 경우, 상기 신호들은 신호 프로세서(430)에 의해 독립적으로 복제될 수 있다. 유사하게, 특정 실시예들에서, 상기 신호 제어기(450)는 상기 신호 프로세서(430)로부터 데이터를 수신할 수 있다; 예를 들어, 타이밍 및/또는 센서 컴포넌트 선택 정보를 수신할 수 있다.
도 4c에서, 적어도 부분의 측정 페이즈(phase) 동안, 적어도 하나의 제1 센서 컴포넌트들(220-S1)이 제1 신호를 수신하기 위해 선택된다. 예를 들어, 제1 신호 센서 컴포넌트들은 하나 이상의 코일들을 포함할 수 있고, 특정 코일이 적어도 부분의 측정 페이즈에서 제1 신호를 수신하기 위해 선택될 수 있다. 상기 제1 신호는 직류 전류 및/또는 교류 전류일 수 있다. 교류 전류가 사용될 경우 제1 신호는 하나 이상의 주파수 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 특정 실시예들에서, 주파수들의 범위는 측정 페이즈에서 스윕될 수 있다; 예를 들어, 특정 주파수 컴포넌트와 연관된 측정 페이즈의 부분, ?에서 스윕될 수 있다. 도 4d에 개략적으로 나타낸 일 실시예(455)에서, 하나의 제1 센서 컴포넌트들(220-S1)이 측정 페이즈의 특정 부분에서 구동되기 위해 선택될 수 있고, 여기에서 측정들이 상기 나머지 제1 센서 컴포넌트들(220-S2)을 사용하여 획득된다. 제1 센서 컴포넌트들의 세트에서 다른 제1 센서 컴포넌트는 상기 측정 페이즈의 각각의 부분에서 반복적으로 선택될 수 있고, 예를 들어 도 4e에서 화살표(470)에 의해 보여진 것과 같이, 복수의 제1 센서 컴포넌트들(특정 경우에 완전한 세트)은 제1 신호에 의해 각각 구동된다. 제1 신호는 동일하게 유지되거나 또는 상기 실행 및 측정 요구사항들 의존하여 각각의 제1 센서 컴포넌트에 대하여 변화할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 그것들은 두 개 이상의 제1 센서 컴포넌트들의 세트를 포함할 수 있고, 그것은 제1 신호에 의해 구동되기 위해 배치될 수 있고, 두 개 이상의 제1 센서 컴포넌트들의 세트는 제1 신호의 어플리케이션에 응답하여 측정들을 제공하기 위해 배치될 수 있다. 이것은 도 4f의 실시예(485)에서 보여진다. 측정들은 하나 이상의 전압 및 전류 측정들로서 제공될 수 있다.
유사한 구성들이 제1 센서 컴포넌트들(230)에 대해 적용될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 제2 센서 컴포넌트들(230-S1)이 제2 신호를 수신하기 위해 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 센서 컴포넌트들은 하나 이상의 전극들을 포함할 수 있고, 특정 전극이 측정 페이즈의 적어도 부분에서 제2 신호를 수신하기 위해 선택될 수 있다. 제2 신호는 직류 전류 및/또는 교류 전류일 수 있다. 이것은 전극에 적용된 전압을 고정시키거나 변화시킬 수 있다. 교류 전류가 사용된 경우 상기 제2 신호는 또한 하나 이상의 주파수 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이것은 상기 제1 신호와 같은 주파수들의 동일한 범위일 수 있고, 또는 그렇지 않으면 하나 이상의 다른 주파수들의 범위를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제2 센서 컴포넌트들(230-S1) 중 하나가 측정 페이즈의 특정 부분에서 구동되기 위해 선택될 수 있고, 여기에서 측정들은 상기 나머지 제2 센서 컴포넌트들(230-S2)을 사용하여 획득될 수 있다. 상기 제2 센서 컴포넌트들의 세트에서 다른 제2 센서 컴포넌트는 상기 측정 페이즈의 각각의 부분에서 반복적으로 선택될 수 있고, 복수의 제2 센서 컴포넌트들(특정 경우에 완전한 세트)은 상기 제2 신호에 의해 각각 구동될 수 있다. 제2 신호는 동일하게 유지되거나 또는 상기 실행 및 측정 요구사항들 의존하여 각각의 제2 센서 컴포넌트에 대해 변화될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 그것들은 두 개 이상의 제2 센서 컴포넌트들의 세트를 포함할 수 있고, 그것은 제2 신호에 의해 구동되기 위해 배치될 수 있고, 두 개 이상의 제2 센서 컴포넌트들의 세트는 상기 제2 신호의 어플리케이션에 반응하여 측정들을 제공하기 위해 배치될 수 있다. 측정들은 하나 이상의 전압 및 전류 측정들로 제공될 수 있다. 인덕티브 및 캐패시티브 측정들이 순차적으로 수행될 수 있다. 하나 이상의 제1 및 제2 신호들은 펄스 및/또는 정현파 신호들일 수 있다. 그것들은 모두 같은 페이즈이거나 또는 다른 페이즈들을 가질 수 있다. 특정 경우에 상기 제2 및 제2 신호들은 단일 신호의 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있고, 예를 들어 기본 캐리어 파형(underlying carrier waveform)의 두 개의 변조들 및/또는 공동 신호의 다른 DC 및 AC 컴포넌트들을 나타낼 수 있다. 이것은 인덕티브 및 캐패시티브 측정들이 수행될 때의 경우가 될 수 있다.
도 5는 일 실시예(500)에 따른 신호 프로세서(430)의 특정 서브-모듈들을 보여준다. 상기 보여진 서브-모듈들은 완전하지 않을 수 있고, 다른 서브-모듈들 이 제공될 수 있고, 및/또는 서브-모듈들이 필요에 따라 획득될 수 있다. 도 5의 상기 신호 프로세서(430)는 전도율 프로세서(510) 및 유전 유전율 프로세서(530)를 포함할 수 있다. 상기 전도율 프로세서(510)는 측정 데이터 M1(410) 수신하고 상기 관심 영역에서 전기 전도율 분포(C 520)를 결정하기 위해 배치될 수 있다. 상기 전도율 프로세서(510)는 또한 투자율 분포(P_e 525)를 결정하기 위해 배치될 수 있다. 상기 유전율 프로세서(530)는 적어도 상기 전기 전도율 분포(C 520)를 수신고, 예를 들어 이것은 상기 전도율 프로세서(510)와 통신 방식으로 커플될 수 있다. 상기 유전율 프로세서(530)는 측정 데이터 M2(420)를 수신하고 상기 관심 영역에서 유전율 분포(P_i 540)를 결정하기 위해 배치된다. 하나 이상의 상기 전기 전도율 분포(C 520), 상기 투자율 분포(P_e 525), 및 상기 유전율 분포(P_i 540)는 상기 신호 프로세서의 출력 MOut(440)을 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전도율 프로세서(510)는 상기 관심 영역에서 전기 전도율 분포(C 520)를 결정하기 위해 와전류 모델(eddy current model)을 사용한다. 상기 와전류 모델은 야코비안 행렬(Jacobian matrix)을 정의하기 위해 사용될 수 있다. 그러면 상기 야코비안 행렬 및 측정 데이터 M1(410)가 선형 방정식들의 시리즈에서 사용될 수 있다. 이러한 선형 방정식들은 상기 관심 영역에서 전기 전도율 분포(C 520)를 결정하기 위해 해결될 수 있다. 이러한 프로세스는 또한 상기 관심 영역에서 투자율 분포(P_e 525)를 초래할 수 있다. 다른 실시예들에서 비선형 방법들이 또한 시스템의 모델에 기반하여 상기 전기 전도율 분포(C 520)를 결정하기 위한 역문제(inverse problem)를 해결하기 위해 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유전율 프로세서(530)는 상기 관심 영역에서 유전율 분포(P_i 540)를 결정하기 위해 유전율 모델을 사용할 수 있다. 이러한 유전율 모델은, 상술된 상기 분포(C 520)와 같은 전기 전도율 분포 파라미터들의 세트로서 간주할 수 있다. 개선된 야코비안 행렬은 상기 유전율 모델에 적용된 한정된 엘리먼트 방법을 사용하여 정의될 수 있다. 개선된 야코비안 행렬은, 유전율과 함께 캐패시턴스들의 변화가 어떻게 측정되는지를 나타내는 야코비안 행렬을 나타낼 수 있다. 또한, 야코비안 행렬 및 측정 데이터 M2(420)이 선형 방정식들의 시리즈에서 사용될 수 있다. 이러한 선형 방정식들은 상기 관심 영역에서 유전율의 분포(P_i 540)를 결정하기 위해 해결될 수 있다. 전술한 바과 같이, 다른 실시예들에서 비선형 방법들이 또한 상기 시스템의 모델에 기반하여 상기 유전율 분포(C 520)를 결정하기 위한 역문제를 해결하기 위해 사용될 수 있다.
도 6은 신호 프로세서에 의해 결정된 하나 이상의 전자기 특성에 대한 값들이 단층 촬영 프로세서에 의해 어떻게 사용되는지 나타내는 실시예(600)를 보여준다. 도 6은 단층 촬영 프로세서(610)에 통신 방식으로 커플된 도 4a의 배치를 보여준다. 상기 단층 촬영 프로세서(610)는 측정 데이터 MOUT(440)를 수신하기 위해 배치되고, 이것은 상기 관심 영역의 단층 사진, 예를 들어 이미지들을 생성하기 위한 신호 프로세서에 의한 출력이다. 도 6에 보여진 것과 같이 상기 단층 촬영 프로세서(610)는 상기 관심 영역(예를 들어, 상기 영역의 평면 영역으로 나타낸)의 하나 이상의 단일 슬라이스 이미지들(single slice images)(620), 상기 관심 영역(예를 들어 평면 슬라이스들에서 볼륨으로 나타낸)의 복수의 슬라이스 이미지들(630), 및 3-차원 표시(640)(예를 들어 상기 관심 영역의 볼륨으로 나타낸)를 출력하기 위해 배치될 수 있다. 특정 경우에서 상기 신호 프로세서(430) 및/또는 신호 제어기(450)는 상기 단층 촬영 프로세서(610)의 제어 하에 동작할 수 있다. 예를 들어, 측정 페이즈 동안 상기 신호 프로세서(430)에 의해 생성된 데이터가 특정 단층 사진(620)을 생성하기 위해 상기 단층 촬영 프로세서(610)에 의해 사용될 수 있고, 여기에서 상기 단층 촬영 프로세서(610)는 다음 측정 페이즈를 시작하고, 상기 관심 영역의 또 다른 슬라이스를 나타내는 또 다른 단층 사진을 획득하기 위해 상기 신호 프로세서(430)의 파라미터들을 제어할 수 있다. 도 3a 내지 도 3c의 장치(315)의 경우에서, 상기 단층 촬영 프로세서(610)는 상기 관심 영역(325)의 다른 슬라이스들을 생성하도록 하나 이상의 센서 마운팅(315-i,j)의 선택을 제어할 수 있다. 특정 경우들에서 상기 단층 촬영 프로세서(610)는 볼륨의 하나 이상의 전자기 특성을 맵핑하기 위해 상기 데이터의 생성을 제어할 수 있다, 예를 들어 상기 특성의 값들을 나타내는 상기 복셀들(voxels)(용적 픽셀들(volumetric pixels))의 생성을 제어한다. 이것들은 볼륨 공간에서 직접적으로, 예를 들어 별도 이미지 슬라이스들의 결정 없이 계산될 수 있다. 특정 경우에서, 특정 시간 값과 연관되어 상기 이미지들 또는 볼륨들, 예를 들어 비디오의 프레임과 같이 생성될 수 있다. 3-차원 경우에, 복셀들은 값 3차원 공간 및 시간에 대한 값 모두를 갖는 독셀들(doxels)(동적 복셀((dynamic voxels)))을 포함할 수 있다. 상기 단층 촬영 프로세서(610)는, 뿐만 아니라 신호 프로세서(430) 또는 자체적으로, 또한 상기 관심 영역의 특성 값들의 2차원 또는 3차원 이미지를 생성하기 위해 표준화 및/또는 통계 처리와 같은 전처리를 제공할 수 있다. 도 6에서 상기 3-차원 표현(640)의 실시예에 의해 보여진 것과 같이, 상기 단층 촬영 프로세서(610)의 출력은 상기 관심 영역에 있는 하나 이상의 객체들에 대한 특성 값들이 보여지도록 할 수 있다. 예를 들어, 이것은 측정 및/또는 객체 검출을 위해 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 도 6의 상기 장치(600)는 집적된 자기 유도 및 전기 캐패시턴스 단층 촬영(Integrated Magnetic Induction and Electrical Capacitance Tomography; IMIECT) 장치를 포함할 수 있다. 3-차원에서 동작할 셩우, 이러한 장치는 물질들 및 구조를 용적으로(volumetrically) 특성화할 수 있다. 이러한 다차원 이미지들 또는 기록들은 물질 또는 객체의 전체 복소 임피던스 맵(full complex impedance map)을 나타낼 수 있다. 이미지들에서 다양한 값들, 전자기 특성의 클래스 및/또는 다른 것들 사이의 동작 주파수를 나타내기 위해 컬러가 사용될 수 있다. 하나의 단일 이미지에서 복수의 전자기 특성을 나타내기 위해 단일 이미지가 사용되는 경우, 그러면, 예를 들어, 이미지 값들은 복소 임피던스의 진폭을 나타낼 수 있다.
도 7a는 IMIECT 장치로 수행된 자기 유도 단층 촬영의 3-차원 표현(700)을 보여준다. 도 7a의 위 이미지에서 보여진 것과 같이 관심 영역은 나무(wooden) 블록들에 탑재된 3개의 알루미늄 샘플들(720)을 갖는 공기 또는 자유 공간의 볼륨을 포함할 수 있다. 복수의 제1 센서 컴포넌트들(710)이, 이러한 경우에 4×4 평면 어레이로 탑재된 16개의 코일들, 상기 관심 영역을 감지하고 3차원 표현(700)을 생성하기 위한 측정들을 제공하기 위해 사용된다. 상기 3차원 표현(700) 내에서 상기 제1 센서 컴포넌트들의 부분은 (715)로서 나타낼 수 있다. 그러면 이미지 부분들(725)은 상기 3개의 알루미늄 샘플들(720)을 나타낸다. 예를 들어, 상기 3차원 표현은 상기 관심 영역에서 전기 전도율 및/또는 투자율 값들을 나타낼 수 있다. 이러한 실시예에서, 알루미늄이 전도성이므로, 하지만 나무 블록들 및 주위 공기 공간은 전도성이 아님, 알루미늄 샘플들로 나타낸 엘리먼트들만이, 예를 들어 전기 전도율 및/또는 유전율의 3차원 표현(700)으로 보여진다.
도 7b는 제2 센서 컴포넌트들의 세트로부터의 데이터가 비전도성 및/또는 유전체 샘플들을 이미지화하기 위해 어떻게 사용될 수 있는지를 나타낸다. 도 7b는 IMIECT 장치로 수행된 전기 전도성 단층 촬영의 3차원 표현(705)을 보여준다. 이것은 상술된 인덕티브 측정들에 기반하여 수정된 및/또는 보정된 전기 전도성 단층 촬영을 포함할 수 있다. 도 7b의 위 이미지에서 보여진 것과 같이 관심 영역은 3개의 나무 샘플들(730)을 갖는 공기 또는 자유 공간의 볼륨을 포함할 수 있다. 복수의 제2 센서 컴포넌트들(740)이, 이러한 경우에 4×3 평면 어레이에 탑재된 12개의 전극들, 관심 영역을 감지하고 3-차원 표현(705)을 생성하기 위한 측정들을 제공하기 위해 사용된다. 그러면 이미지 부분들(735)은 3개의 나무 샘플들(730)을 나타낸다. 예를 들어, 상기 3차원 표현은 상기 관심 영역에서 유전율 또는 유전율 특설 값들을 나타낼 수 있다. 도 7b에서 상기 관심 영역이 전도성 엘리먼트들 및/또는 객체들뿐만 아니라 나무 샘플들을 포함할 경우, 이것은 상기 나무 샘플들의 전자기 특성을 결정하기 어려울 수 있다. 설명된 특정 실시예들은 상기 관심영역에서 결정된 컨덕터들에 기반하여 캐패시티브 측정들을 보정함으로써 이러한 문제를 다룬다.
관심 영역, 및/또는 상기 영역 내의 객체들의 하나 이상의 전자기 특성을 측정하기 위한 방법들의 다양한 실시예가 제안된다. 이러한 방법들의 실시예는 상술된 장치 중 어느 하나를 사용하여 실행될 수 있다. 그렇지 않으면, 상기 방법들은 다른 장치 및/또는 시스템들을 사용하여 수행될 수 있다.
도 8은 관심 영역의 하나 이상의 전자기 특성을 측정하는 방법(800)을 보여준다. 블록(810)에서 하나 이상의 인덕티브 측정들이 수신된다. 이것들은 상술된 바와 같이 제1 센서 컴포넌트들의 세트로부터 복수의 인덕티브 측정들을 포함할 수 있다. 블록(820)에서 상기 수신된 인덕티브 측정들에 기반하여 전도율 분포가 결정될 수 있다. 블록(830)에서 하나 이상의 캐패시티브 측정들이 수신될 수 있다. 이것들은 상술된 바와 같이 제2 센서 컴포넌트들의 세트로부터 복수의 캐패시티브 측정들을 포함할 수 있다. 블록(840)에서 유전율 분포가 결정될 수 있다. 이것은 상기 관심 영역의 유전체 특성을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 유전율 분포는 하나 이상의 캐패시티브 측정들에 기반하여 결정된다. 특정 경우에, 상기 유전율 분포는 블록(820)에서 생성된 전도율 분포를 사용하여 결정된다, 예를 들어 상기 관심 영역에서 하나 이상의 컨덕턴스의 영역들의 존재에 기반하여 블록(840)에 수정 및/또는 보정이 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 측정은 관심 영역의 다른 공간 부분에 상응할 수 있다. 예를 들어, 상기 측정들은 다차원 어레이를 포함할 수 있고, 상기 어레이의 각각의 엘리먼트는 상기 관심 영역에서 특정 어레이 또는 볼륨에 상응할 수 있다. 하나의 경우에, 센서 컴포넌트는 상기 관심 영역의 공간 부분으로 정렬될 수 있고, 예를 들어 상기 영역에 관하여 상대적 공간 부분을 갖도록 배치될 수 있다. 센서 컴포넌트로부터의 측정 및 상기 관심 영역의 부분 간의 맵핑은 간접적일 수 있다. 도 2a및 도 2d에 보여진 것과 같은 인터리브된 배치들을 사용할 때, 상기 센서 컴포넌트들로부터 수신된 로 데이터가 처리될 수 있고, 이것은 상기 관심 영역의 특정 부분에 상응한다. 예를 들어, 도 2a 및 도 2d에서 8개의 센서 컴포넌트들의 각각의 세트로부터 데이터가 측정들의 4×4 어레이를 제공하기 위해 보간될(interpolated) 수 있다. 도 1c 및 도 1d에서 장치(115) 및 도 3a 내지 3c에서 장치(305)의 경우에, 뿐만 아니라 다른 평면 어레이 어레이들, 상기 관심 영역의 부분이 센서 컴포넌트들의 세트에 의해 측정될 수 있고, 어떠한 경우에는 복수의 센서 컴포넌트들이 제1 또는 제2 신호에 의해 구동되지 않는다. 그러면 로 측정 데이터는 상기 관심 영역의 부분과 함께 특정 측정을 연관 짓기 위해 상관될 수 있다. 이러한 상관관계는 상술된 하나 이상의 신호 프로세서(430) 및 단층 촬영 프로세서(610)에 의해 수행되는 처리단계에서 나타날 수 있다. 예를 들어, 선형 방정식들의 세트에 대한 야코비안 행렬은 상기 관심 영역의 특정 공간 영역 또는 볼륨과 함께 측정을 연관 지을 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 하나 이상의 센서 컴포넌트들을 구동하는 방법을 보여준다. 이러한 방법은 측정들을 수신하는 상기 블록들을 보완할 수 있다. 이것은 도 4c에 보여진 하나 이상의 신호 프로세서(430) 및 신호 제어기(450)에 의해 실행될 수 있다. 블록(910)에서 셍서 컴포넌트가 선택될 수 있다. 도 4d 및 도 4e에서 보여진 것과 같은 경우에 이것은 센서 컴포넌트들의 세트에서 하나 이상의 초기 센서 컴포넌트들을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 도 4f에 보여진 것과 같은 경우에 이것은 전송 센서 컴포넌트들의 세트를 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 전송 센서 컴포넌트들은 실행의 위해 고정된(예를 들어, 정적으로 지정된) 및/또는 복수의 센서 컴포넌트들의 서브세트로서 동적으로 선택될 수 있다. 블록(920)에서 상기 하나 이상의 선택된 센서 컴포넌트들은 신호(S 925)로 구동될 수 있다. 이것은 센서 컴포넌트를 위한 직류 전류(DC: direct current) 및/또는 교류 전류(AC: alternating current)(및/또는 전압)를 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 구동 신호(S 925)는 주파수 컴포넌트 가질 수 있고, 예를 들어 복수의 캐리어 주파수를 갖는 무선-주파수 신호를 포함할 수 있다. 블록(930)에서, 특정은 하나 이상의 센서 컴포넌트들로부터 기록될 수 있다. 이것들은 센서 컴포넌트들의 서브세트를 포함할 수 있고, 이것은 하나 이상의 구동된 센서 컴포넌트들을 포함하지 않는다. 측정을 위한 상기 센서 컴포넌트들의 서브세트는 실행을 위해 고정된(예를 들어, 정적으로 지정된) 및/또는 복수의 센서 컴포넌트들의 서브세트로서 동적으로 선택될 수 있다. 특정 일시예들에서 상기 센서 컴포넌트들의 서브세트는 개체(unity)로부터 변화들을 측정하도록 개체 전류(unity current)로 구동될 수 있다. 블록(930)에서 기록된 측정들은 측정 데이터 Mn(940)의 부분을 형성할 수 있다. 상기 방법은 도 9에서 점선 화살표로 나타낸 것과 같이 반복될 수 있다. 도 4d 및 4e에서 보여진 것과 같은 경우에, 블록(910)의 반복에서 또 다른 센서 컴포넌트가 센서 컴포넌트들의 순서대로 선택될 수 있다. 한 경우에 상기 방법은 주파수 범위에서 다른 주파수들에 대하여 반복될 수 있고, 예를 들어 신호(S 925)는 블록들의 반복을 위해 다른 캐리어 파형 주파수를 가질 수 있다. 한 경우에 상기 방법은 특정 시간 간격에 대하여 반복될 수 있고, 예를 들어 매 x 밀리세컨즈(milliseconds) 마다 반복될 수 있다. 이러한 경우에 상기 측정 데이터 Mn(940)는 하나 이상의 상기 선택된 센서 컴포넌트, 구동 주파수 및 시간에 의해 식별된 투플들(tuples)을 포함할 수 있다.
도 10은 도 8에서 적어도 블록들(820, 840)에서 수행하기 위해 사용될 수 있는 방법(1000)을 보여준다. 예를 들어, 블록(1020)은 도 8에서 블록(820)에 상응할 수 있고 블록(1040)는 도 8에서 블록(840)에 상응할 수 있다. 블록(1020)의 제1 서브-블록(1022)에서 와전류 모델이 액세스될 수 있다. 상기 모델은 정문제(forward problem)에 기초할 수 있다. 상기 모델은 맥쉘 방정식(Maxwell's Equations), 예를 들어 맥쉘 보정을 갖는 암페어의 회로 법칙(Ampere's circuit law)의 다른 버전에 기초할 수 있다. 모델은 자기 벡터 전위(magnetic vector potential) 
에 관하여 만들어질 수 있고, 여기에서 
이고, B는 자속 밀도(magnetic flux density)이고, 정현파 여기 경우(sinusoidal waveform excitation case)를 위해 사용하는 복소 페이저 표기(complex phasor notation)는 다음과 같다:
여기에서 σ는 전기 전도율, μ는 자기 유전율, ω는 구동 신호의 각 주파수, ▽는 컬 연산자(curl operator) 및 
는 하나 이상의 제1 센서 컴포넌트들, 예를 들어 특정 실시예들에서 여기 코일(excitation coil)에 적용된 전류 밀도이다.
서브-블록(1024)에서 야코비안 행렬은 상기 와전류 모델에 기반하여 액세스되고 및/또는 생성될 수 있다. 예를 들어, 상기 야코비안 행렬은 전기 전도율의 변화의 결과로서 하나 이상의 제1 센서 컴포넌트들에서 유도된 전압의 변화를 모델링할 수 있다. 예를 들어, 야코비안 행렬에서 엘리먼트는 다음과 같이 나타낼 수 있다:
여기에서 
는 구동된 제1 센서 컴포넌트 m에 의해 구동될 때 제1 센서 컴포넌트 n에서 측정된 전압이고; σk는 픽셀 k의 전도율이고, 여기에서 픽셀은 관심 영역의 특정 공간 부분 또는 서브-영역을 나타내고; 
는 픽셀 k 에 관한 변화의 볼륨이고, 예를 들어 관심 영역의 부분의 볼륨이고; 및 
및 
는 각각 제1 센서 컴포넌트 m 이 전류 I0에 의해 동작되고 제1 센서 컴포넌트 n이 개체 전류로 동작될 때 정문제에 대한 솔루션들이다. 상기 정문제가 해결 방안에 의해 해결될 때 상기 야코비안 행렬의 엘리먼트들이 채워진다. 그러면 상기 채워진 야코비안 행렬은 전도율 분포를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 야코비안 행렬은 측정 페이즈 전에 적어도 부분적으로 채워질(및 특정 경우에 전체가 채워질) 수 있다. 예를 들어, 이것은 측정 파라미터들의 표준 세트가 사용된 경우에 가능해질 수 있다. 이러한 경우에, 서브-블록(1024)은 메모리 및/또는 데이터 저장 장치로부터 상기 야코비안 행렬에 대하여 채워진 값들을 검색하는 단계를 포함할 수 있다.
서브-블록(1026)에서 채워진 야코비안 행렬이 전기 전도율 분포를 결정하기 위한 하나 이상의 선형 방정식들을 풀기 위해 사용된다. 이것은 상기 정방향(와전류) 문제와 연관된 역문제에 대한 해결 방안을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 선형 반응 방정식은 최소-제곱법(least-squares method) 등을 사용하여 해결될 수 있다. 특정 경우에 티호노프 정규화(Tikhonov regularisation)가 적용된다. 이것은 상기 야코비안 행렬에 정규화 텀(term)을 추가하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다음의 선형 방정식들의 세트가 해결될 수 있다:
여기에서, J는 이전에 채워진 야코비안이고, I는 단위 행렬이고, α는 정규화 텀이고, b는 센서 측정 변화의 세트이고; 및 x는 전기 전도율 분포에 대한 추정이다. 본 서브-블록에서, b는 포함할 수 있고, 또는 (인덕티브) 측정 데이터 M1(1025)에 기반하여 결정될 수 있고, 이것은 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 상술된 것과 같은 측정 데이터를 포함할 수 있다.
블록(1020)의 결과는 하나 이상의 차원들에서 전기 전도율 분포이다. 상술된 서브-블록들은 다차원 전기 전도율 분포의 다른 차원 부분들을 결정하기 위해 반복될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 전기 전도율 분포는 블록(1040)에서 사용된다.
블록(1040)의 제1 서브-블록(1042)에서 캐패시턴스 모델이 액세스된다. 이러한 캐패시턴스 모델은 정모델(forward model)을 포함할 수 있고, 예를 들어 다음 방정식에 기초할 수 있다:
여기에서 Φ는 전기 전위이고, ω는 구동 신호의 각 주파수이고, σ는 블록(1020)로부터 수신된 전기 전도율 분포이고, εr는 상기 관심 영역의 유전율이고, 및 
는 진공상태의 유전율이다. 이러한 방법으로 전기 전도율 정보가 전기 캐패시턴스 정모델로 공급된다. 이러한 정모델은, 예를 들어 위 방정식에 기반한, 서브-블록(1044)에서 개선된 야코비안 행렬의 계산에서 얻어진 FEM(finite element method)을 사용하여 해결될 수 있다. 이러한 개선된 야코비안 행렬(J)는 유전율이 변화할 때 캐패시턴스 변화가 어떻게 측정되는지, 예를 들어 
로 나타낼 수 있다. 전과 같이, 주어진 구형이 가능한 경우, 개선된 야코비안 행렬의 적어도 부분은 
로 알려진 값들의 파라미터에 기반하여 미리 결정될 수 있다. 야코비안 행렬의 채워진 버전은 선형 방정식들의 세트에서 사용될 수 있고, 이것은 정(복소 전도율)문제에 연관된 역문제의 해결 방안을 나타낼 수 있다. 서브-블록(1046)에서 이러한 선형 방정식들은 유전율 분포에 대한 추정을 생성하기 위해 해결될 수 있다. 다시 선형 방정식들은 티호노프 정규화를 사용하여 정규화될 수 있고, 상기 선형 방정식들은 다음을 포함할 수 있다:
여기에서 J는 상기 전기 전도율 분포를 사용하여 결정된 개선된 야코비안 행렬이고, I는 단위 행렬이고; α는 정규화 텀이고, b는 센서 측정 변화들의 세트이고, 및 x는 전기 전도율 분포에 대한 추정이다. 본 서브-블록에서, b는 포함할 수 있고, 또한 (캐패시티브) 측정 데이터 M2(1045)에 기반하여 결정될 수 있고, 이것은 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 상술된 측정 데이터를 포함할 수 있다.
그러므로 블록(1040)의 출력은 유전율 이미지 복원이고, 이것은 전도율-보상 캐패시티브 이미지화 데이터를 사용하여 구성된다. 전체적으로, 상기 블록(1020 및 1040)의 출력이 전체 복소 임피던스 맵 또는 이미지를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
특정 실시예들에서, 상기 와전류 및 복소 전도율 모델들은 단층 촬영 모델들이 될 수 있다. 여기에서 이미지화된 객체 또는 샘플은 이동하고, 각각의 연속적인 이미지 간에 존재하는 상관관계의 특정 각들이 있을 수 있다. 이러한 경우에, 시간적 알고리즘(temporal algorithm)이 상기 측정 이미지들 또는 프레임들 간의 상관관계 정보를 포함하기 위한 역문제 해결방안의 부분으로서 실행될 수 있다.
본 발명에서 설명된 특정 실시예들은 장치 및 방법을 제공하고, 예를 들어 복합 물질 특성, 멀티-물질 샘플들에 대한 장비 및 공정이 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서 설명된 특정 장치 및 방법은 유전체 및 컨덕터 부분들 모두의 결합을 포함하는 관심 영역에서 물질들의 특성화를 가능하게 할 수 있다. 특정 장치는 IMIECT(integrated magnetic induction and electrical capacitance tomography) 센서를 제공할 수 있다. 이러한 센서는 객체 또는 물질의 하나 이상의 전자기 특성을 나타내는 2차원 또는 3차원 이미지들을 제공할 수 있다. 특정 장치는 높고 낮은(high-and-low) 및 높은 전도율 물질들(high conductivity materials) 모두에서 측정을 수행할 수 있다.
특정 실시예들에서, 와전류 방법들 및 프로세서들이 인덕티브 측정들을 획득하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 측정들은 전기 전도율 및/또는 투자율을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 특정 방법들 및 프로세서들은 관심 영역의 부분 또는 객체의 전도성 부분이 유전체 부분들의 실질적인 영향 없이 모니터링 되도록 할 수 있다. 이러한 기법들을 사용하는 것은 관심 영역에서 컨덕터들의 존재가 결정될 수 있다. 그러면 이것은 캐패시티브 방법들을 사용하여 유전체 샘플들을 정확하게 특성화하기 위한 캐패시턴스 측정을 보정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 특정 방법들 및 프로세서들은 컨덕터들의 존재와 대조적으로 유전체를 갖는 물질들의 특성화를 허용할 수 있다. 이것은, 예를 들어, 염수(saline water) 또는 물질들의 존재에서 유전체 물질들의 특성화를 가능하게 한다. 이러한 방법에서 염수 및 석유의 이상 흐름(two-phase flow)을 운반하는 고분자 관(polymer sheath) 갖는 금속 도관(metal conduit)에 대해 특성화가 수행될 수 있다.
특정 실시예들은 캐패시티브 및 와전류(예를 들어, 인덕티브) 센서들를 결합함으로써 복소 전도율의 맵핑이 가능하다. 단층 촬영 데이터 결합(fusion)이 집적된 장치의 측정된 출력을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 시스템 내에서 상기 와전류 기법은 유전체 변화들에 대하여 상대적으로 영향을 받지 않고, 상기 완전류 기법에 의해 컨덕터들이 확인될 경우 상기 캐패시티브 시스템은 유전체 물질들을 맵핑한다. 그러면 이것은 캐패시턴스 이미지화의 신뢰성을 증가시키고, 예를 들어 나머지 식염수에서 금속까지 의 컨덕터들의 존재에서 유전체 특성을 증가시킨다. 도체의 존재가 알려진 경우, 상기 캐패시턴스 측정들은 상기 유전체 샘플들을 정확하게 특성화 하기 위해 보정될 수 있다.
위에서 명시된 바와 같이, 특정 실시예들은 MIT(Magnetic Induction Tomography) 및 ECT(Electrical Capacitive Tomography)가 단일 장치일 수 있다. MIT는 또한 전자기 유도 단층 촬영(electromagnetic induction tomography), ECT(Electrical Capacitive Tomography) 또는 와전류 단층 촬영으로 불릴 수 있다. 전자기 유도를 측정함으로써, 센서 프레임워크 내에 포함된 전도율 및 투자율의 비접촉 및 비침습적 이미지화가 와전류 방법을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 이미지화는 높은 전도성 물질들에 쉽게 적용될 수 있다. 여기 주파수(excitation frequency)를 증가시킴으로써, 이것은 또한 낮은 전도율 샘플들의 측정이 가능하다. 이러한 이미치화는 캐패시티브 측정들에 기반하여 캐패시티브 이미지화를 수행함으로써 보완될 수 있다. 예를 들어, 캐패시티브 이미지화는 20 MHz 이하의 주파수에서 유전체 유전율의 변화에 대하여 민감하다; 여기에서 준-정적 자기장(quasi-static magnetic field)이 우세하고(dominate), 그러므로 유전체 유전율에 연관된 인덕티브 측정들의 정확도를 감소시킨다. 그러므로 집적된 장비는, 신호 프로세서 또는 신호 프로세서 및 센서 세트 보다는, 전기 특성의 전체 범위에 걸친 측정을 가능하게 한다. 예를 들어 이것은 MIT 장치가 유전율에 대한 민감도를 허용하도록 적용되는 것을 가능하게 한다.
설명된 특정 실시예들 데이터 결합 및 멀티-방식 이미지화 접근법들(multi-modality imaging approaches)을 사용한다. 예를 들어, 도 4a 내지 도4c, 도 5 및 도 6의 상기 신호 프로세서(430)는 자기 유도 및 전기 캐패시텀스에 기반하여 측정들을 수신할 수 있고, 각각의 측정에 유전율 및/또는 전도율에서 변화의 영향이 고려될 수 있다.
설명된 특정 실시예들은 야코비안 행렬을 사용할 수 있고, 여기에서 야코비안 행렬의 엘리먼트들은 픽셀들 또는 복셀들의 유전율 또는 전도율 및 투자율의 변화에 관한 측정된 캐패시턴스 또는 인덕턴스의 유도를 나타낼 수 있다.
설명된 특정 실시예들은 광범위한 산업용 어플리케이션들을 갖는다. 장치는 비접촉 및 비침습성일 수 있다. 이것은 비-파괴 평가(non-destructive evaluation)를 가능하게 한다. 이것은 산업 공정 모니터링 및 물질 특성, 특히 전도체 및 유전체 물질들의 혼합물의 혼합물에 대한 장점을 갖는다. 설명된 특정 실시예들 및 방법들은 또한 멀티-페이즈 흐름들(multi-phase flows)에 대하여 사용될 수 있다. 후자의 실시예가 도 10a 및 도 10b를 참조하여 아래에서 설명된다.
도 10a는 특정 실시예들에서 설명된 장치의 어플리케이션(1000)을 보여준다. 도관(1005)는 멀티페이즈 흐름(multiphase flow)을 운반한다. 도 10a의 멀티페이스 흐름의 3개의 페이즈를 갖는다: 제1 페이즈(1010), 제2 페이즈(1020) 및 제3 페이즈(1030). 장치(1015)는, 상술된 장치 중 하나를 포함할 수 있고, 도관(1005)에 관하여 탑재된다. 상기 장치(1015)는 실시예의 편의를 위해 도 10a에서 고체(solid body)로서 보여진다; 실시예에서 이것은 도 3a 내지 도 3c에서 보여진 것과 같이 복수의 별도의 센서 마운팅들을 포함할 수 있다. 도 10b는 동일한 어플리케이션의 측면도를 보여준다. 이러한 경우에 상기 제1 페이즈(1010)가 입구(inlet)(1045)를 통해 수신되고, 제2 및 제3 페이즈들(1020, 10360)이 입구(1055)를 통해 수신된다. 상기 도관에서 상기 페이즈는 도 10b에 보여진 것과 같이 혼합된다. 그러면 상기 장치(1005)는 상기 실시예에서 설명된 기법들을 사용하여 이러한 혼합을 이미지화 할 수 있다. 예를 들어, 3-페이즈 흐름(three-phase flow)은 제1 페이즈(1010)로서 가스(gas), 제2 페이즈(1020)로서 바닷물과 같은 식염수 및 제3 페이즈(1030)로서 모래와 같은 고체를 포함할 수 있다. 그렇지 않으면, 3-페이즈 흐름은 제1 페이즈(1010)로서 가스(gas), 제2 페이즈(1020)로서 오일 및 제3 페이즈(1020)로서 바닷물과 같은 식염수를 포함할 수 있다. 식염수는 전도성이고 다른 페이즈는 유전체이기 때문에 이것은 전형적으로 전기 캐패시턴스 단층 촬영 또는 자기 유도 단층 촬영을 사용하여 이미지화하기 어렵다; 하지만 실시예들에서 설명된 집적된 접근법은 전도성 및 유전체 측면들 모두의 이미지화를 허용한다. 예를 들어, 그것들은 또 다른 유체에서 하나의 유체의 농도, 또는 유체에서 고체의 분포의 측정을 가능하게 한다. 그것들은 또한 도관이 전도성 및 비전도성 물질들의 결합을 포함하는 상황에서 비침습적 방법으로 허용한다. 유사한 방법으로, 설명된 기법들은 또한 해저 케이블과 같은 모니터 케이블들에 적용될 수 있다. 이러한 상황들에서 전도성 환경(예를 들어, 모래 및/또는 바닷물)에서 하나 이상의 절연 엘리먼트들(예를 들어, 고분자 관(polymer sheath))에 의해 둘러싸인 전도성 엘리먼트(예를 들어, 구리 코어(copper core))일 수 있다. 이러한 엘리먼트들의 전자기 특성의 차이는 설명된 실시예들을 사용하여 성공적으로 이미지화 될 수 있다.
또 다른 어플리케이션의 실시예에서 관심 영역은 다른 전자기 특성을 갖는 물질들의 혼합물을 포함하는 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1a 및 도 1b에 보여진 상기 장치(110)가 철근 기둥들(reinforced steel bars)을 갖는 콘크리트 구조들을 이미지화하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 경우에 설명된 기법들이 강철 엘리먼트들의 부식을 모니터할 뿐만 아니라 상기 콘크리트 구조의 보전성을 모니터하기 위해 사용될 수 있다. 유사하게 상기 기법들은 또한 항공기 또는 풍력 발전용 터빈 컴포넌트들과 같은 복합 구조들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 그것들은 복합 탄소 섬유(composite carbon fibre) 및 유리 섬유 구조들(glass fibre structures)에서 큰 영역의 충격 손상조사하기 위해 사용될 수 있다. 그것들은 또한 원자력 산업에 안전하게 적용될 수 있다. 또 다른 예로서, 상기 기법들은 지구물리학 조사들에서 전도성 및 유전체 엘리먼트들을 이미지화하기 위해 사용될 수 있다. 상기 기법들은 심지어 습한 토양(건조한 토양보다 전도성이 더 높은)에서도 성공적으로 동작할 수 있고, 매장된 세라믹 객체들, 및 일반적으로, 금속과 유전체 대조(dielectric contrast)의 결합을 갖는 물질들의 검출을 가능하게 한다.
도 12a, 도 12b, 및 도 12c를 참조하여 테스트 케이스를 설명한다. 이러한 테스트 케이스는, 설명된 특정 실시예들을 사용하여, 단층 촬영 이미지화가 ECT 이미지화 경우와 비교하여 어떻게 개선되는지를 나타낸다.
도 12a는 테스트 배치의 사진을 보여준다. 상기 테스트 배치는 센서 배치(1210)를 포함한다. 상기 센서 배치(1210)는 관심 영역(1225)을 갖는다. 이러한 센서 배치(1210)는 도 2a 내지 도 2e 또는 도 3a 내지 도 3c 중 어느 하나를 참조하여 설명된 것과 같이 구성될 수 있다. 예를 들어, 센서 배치(1210)가 센서 배치(305)를 포함하는 경우, 관심 영역(325)는 상기 센서 배치(1210)의 내부일 수 있다, 다시 말해 관심 영역(1225)일 수 있다. 이러한 테스트 케이스에서 상기 관심 영역 내에 두 개의 테스트 샘플들이 있다: 절연 나무 블록(1230) 및 전도성 금속 막대(1240).
도 12b는 ECT 프로세서의 비교로부터 상기 테스트 케이스에 대한 출력의 실시예를 보여준다. 예를 들어, 이러한 비교적 경우에, ECT 단층 촬영 장치는 전극들 및 외부 쉴딩(shielding) 사이에 방사의 스크린(radial screen)을 갖는 12개의 전극들을 포함할 수 있다. 이러한 ECT 단층 촬영 장치에서, 각각의 전극의 사이즈는 217×2 mm2 일 수 있고, 상기 전극들 사이의 스크린들은 3 mm 너비일 수 있다. PLT(Process Tomography Limited) 300E ECT 캐패시턴스 측정부는 1.25MHz에서 고정된 여기 주파수(excitation frequency)로 사용될 수 있다. 12개의 채널들이 내부-캐패시턴스를 측정하기 위헤 상기 전극들에 접촉될 수 있다. 도 12b는 이러한 장치로부터의 캐패시티브 출력을 보여준다. 이것은 ECT 처리가 공기의 기준 측정으로 수행된 단층 촬영 이미지를 보여준다. 보여지는 것과 같이, 전도성 및 절연 물질들의 혼합물을 이미지화 하는 것은 불가능하다: 상기 캐패시티브 출력 이미지는 많은 노이즈의 영역을 갖는 거의 빈(blank) 공간이다.
도 12c는 설명된 단층 촬영 프로세서의 실시예를 사용할 때 상기 테스트 경우에 대한 출력의 실시예를 보여준다, 예를 들어, 이것은 단층 사진(620)와 같은 실시예(600)의 출력일 수 있다. 이러한 경우에, 상기 전도성 물질, 다시 말해 상기 전도성 물질 막대(1240)의 존재 및 위치는 전기 전도율의 추정의 방법에 의해 수용될 수 있고, 상기 출력의 실시예는 하나 이상의 캐패시티브 측정들과 함께 이러한 전기 전도율의 출력을 사용하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 단층 사진은 설명된 것과 같이 추정된 유전율 측정에 기반하여 생성될 수 있다. 도 12c에 보여진 출력을 도 12b에 보여진 출력과 비교하면, 전연 나무 블록(1230)의 존재 및 위치가 도 12c의 영역(1250)에서 확실히 보여지고, 전도성 금속 막대(1240)의 존재 및 위치는 영역(1255)에 보여진 것과 같이 상기 전도율 추정으로부터 해결된다. 다시 말해, 업데이트된 백그라운드 데이터 및 정모델은, 예를 들어 전도율 추정을 포함하기 위해 업데이트된, 도 12c에 보여진 것과 같이 유전체의 명백한 분포를 제공한다.
설명된 특정 기법들은 전자기 특성을 측정하기 위해 사용된다. 이것들은 하나 이상의 전기 전도율, 투자율, 유전율 및 복소 임피던스를 포함하는 수동 전자기 특성일 수 있다. 예를 들어, 설명된 장치 및/또는 신호 프로세서는 유전율 및 전기 전도율을 포함하는 전기 임피던스의 맵핑을 가능하게 한다. 설명된 특정 실시예들에서, 측정들은 복수의 주파수들에서 수행될 수 있다; 앞서 말한 수동 전자기 특성의 분광 분석(spectroscopic analysis). 특정 경우들에 설명된 측정들은 미분될 수 있다, 예를 들어 그것들은 성공적 측정들 간의 변화 또는 알려진 값들의 세트로부터의 편차를 나타낼 수 있다.
설명된 일 실시예에 따르면, 관심 영역의 하나 이상의 전자기 특성을 결정하기 위해 제안된 장치는 상기 관심 영역에 따른 하나 이상의 인덕티브 측정들 및 상기 관심 영역에 따른 하나 이상의 캐패시티브 측정들을 수신하기 위한 적어도 하나의 측정 인터페이스를 포함하고, 신호 프로세서는 적어도 하나의 측정 인터페이스와 통신 방식으로 커플되고 적어도 수신된 하나 이상의 인덕티브 측정들에 기반하여 전기 전도율의 추정을 획득하고 적어도 전기 전도율의 추정 및 상기 수신된 하나 이상의 캐패시티브 측정들을 을 사용하여 유전율 측정을 결정하기 위해 배치된다.
특정 실시예들에서, 상기 신호 프로세서는 하나 이상의 캐패시티브 측정들을 보정하기 위한 상기 하나 이상의 인덕티브 측정들을 사용하기 위해 배치된다. 상기 신호 프로세서는 상기 관심 영역의 복수의 서브-영역들의 전기 전도율의 추정을 결정하고, 상기 캐패시티브 측정들에 관련하여 야코비안 행렬을 결정하기 위해 배치될 수 있고, 상기 야코비안 행렬은 전기 전도율의 추정에 기반하여 보정된다. 상기 신호 프로세서는 또한 하나 이상의 전기 전도율, 투자율, 유전율 및 복소 임피던스에 대한 출력 측정들을 위해 배치될 수 있다.
특정 실시예들에서, 상기 장치는 상기 신호 프로세서와 통신 방식으로 커플된 토폴로지 프로세서(topology processor)를 포함할 수 있고, 상기 관심 영역에서 하나 이상의 전자기 특성의 공간 분포를 맵핑하기 위해 배치될 수 있다.
하나의 경우에 상기 장치는 적어도 하나의 측정 인터페이스에 전기적으로 커플된 하나 이상의 제1 센서 컴포넌트들을 포함하고, 적어도 하나의 제1 센서 컴포넌트는 제1 신호의 어플레케이션 상에서 상기 장치에 근접한 관심 영역에 상응하는 인덕티브 측정을 제공하기 위해 배치되고, 하나 이상의 제2 센서 컴포넌트들은 상기 적어도 하나의 측정 인터페이스에 전기적으로 커플되고, 적어도 하나의 제2 센서 컴포넌트는 제2 신호의 어플리케이션 상에서 상기 장치에 근접한 관심 영역에 상응하는 캐패시티브 측정을 제공하기 위해 배치된다. 하나 이상의 제1 및 제2 신호들은 적어도 하나의 주파수 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 신호 제어기는 하나 이상의 제1 신호를 하나 이상의 제1 센서 컴포넌트들로 공급하기 위해 배치될 수 있고, 측정 페이즈 동안 적어도 하나의 제1 센서 컴포넌트들에서 상기 제1 신호를 전송하고, 하나 이상의 인덕티브 측정들이 적어도 하나의 다른 제1 센서 컴포넌트로부터 기록되고, 하나 이상의 제2 센서 컴포넌트들에 대한 제2 신호는, 측정 페이즈 동안 적어도 하나의 제2 센서 컴포넌트들에서 상기 제2 신호를 전송하고, 하나 이상의 캐패시티브 측정들은 적어도 하나의 다른 제2 센서 컴포넌트로부터 기록된다. 상기 신호 제어기는 또한 하나 이상의 제1 신호를 각각의 제1 센서 컴포넌트들로 차례로 공급하기 위해 배치될 수 있고, 복수의 제1 센서 컴포넌트들에서 다른 제1 센서 컴포넌트들의 세트가 복수의 인덕티브 측정들을 제공하기 위해 사용될 수 있고, 각각의 제2 센서 컴포넌트들에 대한 제2 신호가 차례로, 복수의 센서 컴포넌트들에서 상기 다른 제2 센서 컴포넌트들이 복수의 캐패시티브 측정들을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 신호 제어기는 제1 및 제2 신호들을 상기 신호 프로세서로 통신하기 위해 배치될 수 있고 상기 신호 프로세서는 상기 관심 영역의 하나 이상의 전자기 특성을 결정할 때 상기 신호들을 사용하기 위해 배치될 수 있다.
위 경우에, 하나 이상의 복수의 제1 센서 컴포넌트들 및 상기 복수의 제2 센서 컴포넌트들은 복수의 전압 측정들을 제공하기 위해 배치될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 제1 센서 컴포넌트들은 상기 제2 센서 컴포넌트들로 인터리브될 수 있다. 제1 센서 컴포넌트 및 제2 센서 컴포넌트는 공동 전극 배치로 결합될 수 있다. 그것들은 하나 이상의 상응하는 평면 어레이들로 배치될 수 있고, 및/또는 절연체(예를 들어, 비접촉)에 의해 상기 관심 영역으로부터 전기적으로 분리 또는 절연될 수 있다.
특정 경우에, 상기 신호 프로세서는 유전율 측정을 사용하고 다음 전기 전도율의 추정을 획득하기 위해 배치될 수 있다.
설명된 일 실시예에 따르면, 관심 영역의 하나 이상의 전자기 특성을 측정하기 위해 제안된 방법은 상기 관심 영역에 상응하는 하나 이상의 인덕티브 측정들을 수신하는 단계, 상기 관심 영역에서 적어도 상기 수신된 인덕티브 측정들에 기반하여 전기 전도율에 대한 분포를 결정하는 단계, 상기 관심 영역에 상응하는 하나 이상의 캐패시티브 측정들을 수신하는 단계, 및 상기 관심 영역에서 유전율에 대한 분포를 결정하기 위해 적어도 전기 전도율에 대한 분포 및 상기 하나 이상의 캐패시티브 측정들을 사용하는 단계를 포함한다. 전기 전도율에 대한 분포를 결정하는 단계는 상기 관심 영역에서 상기 수신된 인덕티브 측정들에 기반하여 투자율에 대한 분포를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 방법의 출력은 상기 결정된 분포들에 기반한 상기 관심 영역의 복소 임피던스 맵일 수 있다.
하나의 경우에, 센서 컴포넌트들은 상기 관심 영역에 정렬되고, 하나 이상의 인덕티브 측정들 및 하나 이상의 캐패시티브 측정들을 수신하는 단계의 하나 이상은 신호를 갖는 복수의 센서 컴포넌트들에서 하나 이상의 센서 컴포넌트들을 구동하는 단계 및 복수의 센서 컴포넌트들에서 하나 이상의 다른 센서 컴포넌트들로 응답을 측정하는 단계를 포함한다. 상기 신호는 적어도 하나의 주파수 컴포넌트를 갖는다. 이러한 경우에, 상기 하나 이상의 센서 컴포넌트들을 구동하는 단계는 복수의 신호들을 갖는 하나 이상의 센서 컴포넌트들을 구동하는 단계를 포함하고, 각각의 신호는 다른 주파수 컴포넌트를 갖고, 상기 분포들은 주파수 영역에 대하여 결정된다.
일 실시예에서, 분포를 결정하는 단계는 상기 관심 영역에서 전자기 특성의 공간 분포를 나타내는 이미지를 결정하는 단계 및/또는 상기 관심 영역에서 전자기 특성의 용적 분포를 나타내는 3-차원 이미지를 결정하는 단계를 포함한다.
특정 경우에, 상기 방법은 반복되고, 상기 관심 영역에서 전기 전도율에 대한 분포를 결정하는 단계는 미리 결정된 유전율에 대한 분포를 사용하는 단계를 포함한다.
설명된 일 실시예에 따르면, 관심 영역에서 하나 이상의 전자기 특성을 측정하기 위해 제안된 장치는, 평면 어레이로 배치된 복수의 제1 센서 컴포넌트들을 포함하고, 상기 제1 센서 컴포넌트들은 제1 신호의 어플리케이션 상에서 상기 장치에 근접한 관심 영역에 상응하는 인덕티브 측정들을 제공하기 위해 배치되고, 제2 인덕티브 측정들은 상기 관심 영역 상에 자기 유도 단층 촬영을 수행하기 위해 사용되고, 복수의 제2 센서 컴포넌트들은 상기 평면 어레이에 하나 이상의 제1 센서 컴포넌트들로 집적되고, 상기 제2 센서 컴포넌트들은 제2 신호의 어플리케이션 상에서 상기 장치에 근접한 관심 영역에 상응하는 캐패시티브 측정들을 제공하기 위해 배치되고, 상기 캐패시티브 측정들은 상기 관심 영역 상에 전기적 캐패시턴스 단층 촬영을 수행하기 위해 사용된다. 상기 복수의 제1 센서 컴포넌트들은 복수의 제2 센서 컴포넌트들 및/또는 제1 센서 컴포넌트들로 인터리브될 수 있고, 제2 센서 컴포넌트는 공동 전극 배치로 결합될 수 있다. 상기 복수의 제1 센서 컴포넌트들 및 상기 복수의 제2 센서 컴포넌트들은 절연체에 의해 상기 관심 영역으로부터 전기적으로 분리될 수 있다.
설명된 일 실시예에 따르면, 관심 영역의 하나 이상의 전자기 특성을 측정하기 위해 제안된 장치는 평면 어레이에 배치된 복수의 제1 센서 컴포넌트들을 포함할 수 있고, 상기 제1 센서 컴포넌트들은 제1 신호의 어플리케이션 상에서 상기 장치에 근접한 관심 영역에 상응하는 인덕티브 측정들을 제공하기 위해 배치될 수 있고, 상기 인덕티브 측정들은 상기 관심 영역 상에 자기 유도 단층 촬영을 수행하기 위해 사용될 수 있고, 복수의 제2 센서 컴포넌트들은 상기 평면 어레이에 하나 이상의 제1 센서 컴포넌트들로 집적될 수 있고, 상기 제2 센서 컴포넌트들은 제2 신호의 어플리케이션 상에서 상기 장치에 근접한 상기 영역에 상응하는 캐패시티브 측정들을 제공하기 위해 배치될 수 있고, 상기 캐패시티브 측정들은 상기 관심 영역 상에 전기적 캐패시티브 단층 촬영을 수행하기 위해 사용될 수 있다.
특정 경우에, 상기 복수의 제1 센서 컴포넌트들은 상기 복수의 제2 센서 컴포넌트들로 인터리브 될 수 있다. 특정 경우에서, 제1 센서 컴포넌트 및 제2 센서 컴포넌트는 공동 전극 배치로 결합될 수 있다. 상기 복수의 제1 센서 컴포넌트들 및 상기 복수의 제2 센서 컴포넌트들은 절연체에 의해 상기 관심 영역으로부터 전기적으로 분리될 수 있다.
도면을 참조하여 설명된 실시예들의 적어도 몇몇 측면에서 하나 이상의 프로세싱 시스템 또는 하나 이상의 프로세서들에서 동작하는 컴퓨터 프로세스를 사용하여 실행될 수 있다. 예를 들어, 이러한 프로세싱 시스템들 또는 프로세서는 신호 프로세서(430), 신호 제어기(450) 및/또는 다른 설명된 컴포넌트들을 실행할 수 있다. 이러한 측면들은 또한 컴퓨터 프로그램, 실제의 측면을 위해 적용된, 캐리어 내 또는 상의 복수의 컴퓨터 프로그램들로 확장될 수 있다. 상기 프로그램은 비일시적인 소스 코드, 객체 코드, 코드 중간 소스 및 부분적으로 컴파일된 형태와 같은 객체 코드의 형태, 또는 본 발명에 따른 프로세스의 실행에 사용하기에 적합한 다른 비일시적인 형태일 수 있다. 상기 캐리어는 프로그램은 운반할 수 있는 임의의 개체 또는 장치일 수 있다. 예를 들어, 상기 캐리어는 SSD(solid-state drive) 또는 다른 반도체 기반 RAM; ROM, 예를 들어 CD ROM 또는 반도체 ROM; 자기 기억 매체, 예를 들어 플로피 디스크 또는 하드 디스크; 일반적으로 광 메모리 장치 등과 같은 기억 매체를 포함할 수 있다.
마찬가지로, 본 발명에서 언급된 임의의 장치가 실제로 단일 칩, 또는 집적 회로 또는 복수의 칩 또는 집적 회로들, 선택적으로 칩셋으로 제공된, ASIC(application-specific integrated circuit)에 의해 제공되는 것이 이해될 수 있다. 상기 칩 또는 칩들은 상술된 적어도 하나의 데이터 프로세서 또는 프로세서들을 구현하기 위한 회로(뿐만 아니라 아마 펌웨어)를 포함할 수 있고, 이것은 설명된 실시예들에 따라 동작하도록 구성가능 하다. 이와 관련하여, 설명된 실시예들은 (비일시적) 메모리에 저장된 컴퓨터 소프트웨어에 의해 적어도 부분적으로 실행될 수 있고, 프로세서, 또는 하드웨어, 또는 소프트웨어 및 하드웨어에 저장된(및 펌웨어에 저장된 실체) 실체의 결합에 의해 실행될 수 있다.
상술한 실시예들은 예시적인 것으로 이해되어야 한다. 또 다른 실시예들이 예상될 수 있다. 실시예들에 나타낸 임의의 값들 또는 수치들은 설명의 편의를 위한 것이고, 다얀한 가능한 실시예들의 하나의 실시예의 단순화를 나타낸다. 실시예들 중 어느 하나의 설명된 특성들은, 방법 또는 장치, 임의의 다른 실시예, 방법 또는 장치에 적용될 수 있다. 예를 들어, 어느 하나의 예와 관련하여 설명된 임의의 기능은 단독, 또는 설명된 다른 특성들과의 결합으로, 또한 실시 예 중 임의의 다른 하나 이상의 특징과 조합하여 사용될 수고, 또는 임의의 다른 실시예들의 임의의 조합으로 사용될 수 있다는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 위에서 설명되지 않은 등가 및 수정들은 첨부된 청구항에서 정의된 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 이용될 수 있다.
Claims (25)
- 관심 영역의 전자기 특성을 결정하기 위한 장치에 있어서,
상기 관심 영역에 상응하는 하나 이상의 인덕티브(inductive) 측정들 및 상기 관심 영역에 상응하는 하나 이상의 캐패시티브(capacitive) 측정들을 수신하기 위한 적어도 하나의 측정 인터페이스; 및
상기 적어도 하나의 측정 인터페이스에 통신 방식으로 커플되고, 적어도 상기 수신된 하나 이상의 인덕티브 측정들에 기반하여 전기 전도율의 추정을 획득하고 적어도 상기 전기 전도율의 추정 및 상기 수신된 하나 이상의 캐패시티브 측정들을 사용하여 유전율 측정을 결정하기 위해 배치된 신호 프로세서
를 포함하는 관심 영역의 전자기 특성을 결정하기 위한 장치. - 제1항에 있어서,
상기 신호 프로세서는 상기 하나 이상의 캐패시티브 측정들을 보정하기 위해 상기 하나 이상의 인덕티브 측정들을 사용하도록 배치되는
관심 영역의 전자기 특성을 결정하기 위한 장치. - 제1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 신호 프로세서는 상기 관심 영역의 복수의 서브-영역들을 위한 전기 전도율의 추정을 결정하고, 상기 캐패시티브 측정들에 연관된 야코비안 행렬(Jacobian matrix)을 결정하도록 배치되고, 상기 야코비안 행렬은 상기 전기 전도율의 추정에 기반하여 보상되는
관심 영역의 전자기 특성을 결정하기 위한 장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 신호 프로세서와 통신 방식으로 커플되고 상기 관심 영역에서 하나 이상의 전자기 특성의 공간 분포와 맵(map)하도록 배치된 토폴로지 프로세서
를 포함하는 관심 영역의 전자기 특성을 결정하기 위한 장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 신호 프로세서는 상기 관심 영역에 상응하는 상기 하나 이상의 인덕티브 측정들 및 상기 관심 영역에 상응하는 상기 하나 이상의 캐패시티브 측정들 중 적어도 하나에 기반하여 전기 전도율, 투자율, 및 복소 임피던스 중 하나 이상에 대한 측정들을 출력하도록 배치되는
관심 영역의 전자기 특성을 결정하기 위한 장치. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 측정 인터페이스에 전기적으로 커플되는 하나 이상의 제1 센서 컴포넌트들 - 적어도 하나의 제1 센서 컴포넌트는 제1 신호의 어플리케이션 상에서 상기 장치에 근접한(proximate to) 관심 영역에 상응하는 인덕티브 측정을 제공하도록 배치됨 -; 및
상기 적어도 하나의 측정 인터페이스에 전기적으로 커플되는 하나 이상의 제2 센서 컴포넌트들 ― 적어도 하나의 제2 센서 컴포넌트는 제2 신호의 어플리케이션 상의 장치에 근접한 상기 관심 영역에 상응하는 캐패시티브 측정을 제공하도록 배치됨 ―
을 포함하는 관심 영역의 전자기 특성을 결정하기 위한 장치. - 제6항에 있어서,
신호 제어기를 포함하고,
상기 신호 제어기는,
상기 제1 센서 컴포넌트들 중 하나 이상으로의 상기 제1 신호 ― 측정 페이즈(measurement phase) 동안 상기 제1 센서 컴포넌트들 중 적어도 하나가 상기 제1 신호를 전송하고, 하나 이상의 인덕티브 측정들이 적어도 하나의 다른 제1 센서 컴포넌트로부터 기록됨 ―; 및
상기 제2 센서 컴포넌트들 중 하나 이상으로의 상기 제2 신호 ― 측정 페이즈 동안 상기 제2 센서 컴포넌트들 중 적어도 하나가 상기 제2 신호를 전송하고, 하나 이상의 캐패시티브 측정들이 적어도 하나의 다른 제2 센서 컴포넌트로부터 기록됨 ―
중 하나 이상을 공급하기 위해 배치되는
관심 영역의 전자기 특성을 결정하기 위한 장치. - 제7항에 있어서,
상기 신호 제어기는:
차례대로(in turn), 상기 제1 센서 컴포넌트들의 각각으로의 상기 제1 신호 ― 복수의 제1 센서 컴포넌트들에서 다른 제1 센서 컴포넌트들의 세트가 복수의 인덕티브 측정들을 제공하기 위해 사용됨 ―및;
차례대로, 상기 제2 센서 컴포넌트들의 각각으로의 대한 상기 제2 신호 ― 복수의 제2 센서 컴포넌트들에서 다른 제2 센서 컴포넌트들의 세트가 복수의 캐패시티브 측정들을 제공하기 위해 사용됨 ―
중 하나 이상을 공급하기 위해 배치되는
관심 영역의 전자기 특성을 결정하기 위한 장치. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 신호 제어기는 상기 제1 및 제2 신호들을 상기 신호 프로세서로 통신하기 위해 배치되고, 상기 신호 프로세서는 상기 관심 영역의 하나 이상의 전자기 특성을 결정할 때 상기 신호들을 사용하기 위해 배치되는
관심 영역의 전자기 특성을 결정하기 위한 장치. - 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 신호들 중 하나 이상은 적어도 하나의 주파수 컴포넌트를 포함하는
관심 영역의 전자기 특성을 결정하기 위한 장치. - 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 제1 센서 컴포넌트들 및 상기 복수의 제2 센서 컴포넌트들 중 하나 이상은 복수의 전압 측정들을 제공하기 위해 배치되는
관심 영역의 전자기 특성을 결정하기 위한 장치. - 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 센서 컴포넌트들에 상기 제2 센서 컴포넌트들이 인터리브되는(interleave)
관심 영역의 전자기 특성을 결정하기 위한 장치. - 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 센서 컴포넌트 및 제2 센서 컴포넌트는 공통 전극 배치 내에서 결합된
관심 영역의 전자기 특성을 결정하기 위한 장치. - 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 제1 센서 컴포넌트들 및 상기 복수의 제2 센서 컴포넌트들 중 하나 이상은 하나 이상의 상응하는 평면 어레이들 내에서 배치되는
관심 영역의 전자기 특성을 결정하기 위한 장치. - 제6항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 제1 센서 컴포넌트들 및 상기 복수의 제2 센서 컴포넌트들은 절연체에 의해 상기 관심 영역으로부터 전기적으로 분리되는
관심 영역의 전자기 특성을 결정하기 위한 장치. - 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 신호 프로세서는 전기 전도율의 다음의 추정을 획득하기 위한 상기 유전율 측정을 사용하기 위해 배치되는
관심 영역의 전자기 특성을 결정하기 위한 장치. - 관심 영역의 전자기 특성을 측정하기 위한 방법에 있어서,
상기 관심 영역에 상응하는 하나 이상의 인덕티브 측정들을 수신하는 단계;
적어도 상기 수신된 인덕티브 측정들에 기반하여 상기 관심 영역에서 전기 전도율에 대한 분포를 결정하는 단계;
상기 관심 영역에 상응하는 하나 이상의 캐패시티브 측정들을 수신하는 단계; 및
상기 관심 영역에서 유전율에 대한 분포를 결정하기 위해 적어도 상기 전기 전도율에 대한 분포 및 상기 하나 이상의 캐패시티브 측정들을 사용하는 단계
를 포함하는 관심 영역의 전자기 특성을 측정하기 위한 방법. - 제17항에 있어서,
상기 전기 전도율에 대한 분포를 결정하는 단계는,
상기 수신된 인덕티브 측정들에 기반하여 상기 관심 영역에서 유전율에 대한 분포를 결정하는 단계
를 포함하는 관심 영역의 전자기 특성을 측정하기 위한 방법. - 제17항 또는 제18항에 있어서,
상기 결정된 분포들에 기반하여 상기 관심 영역의 복소 임피던스 맵을 결정하는 단계
를 포함하는 관심 영역의 전자기 특성을 측정하기 위한 방법. - 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
센서 컴포넌트들은 상기 관심 영역에 정렬되고, 하나 이상의 인덕티브 측정들 및 하나 이상의 캐패시티브 측정들을 수신하는 단계의 하나 이상은:
신호를 갖는 복수의 센서 컴포넌트들에서 하나 이상의 센서 컴포넌트들을 구동하는 단계; 및
복수의 센서 컴포넌트들에서 하나 이상의 다른 센서 컴포넌트들로 응답을 측정하는 단계
를 포함하는 관심 영역의 전자기 특성을 측정하기 위한 방법. - 제20항에 있어서,
상기 신호는 적어도 하나의 주파수 컴포넌트를 갖는
관심 영역의 전자기 특성을 측정하기 위한 방법. - 제21항에 있어서,
상기 하나 이상의 센서 컴포넌트들을 구동하는 단계는,
복수의 신호들을 갖는 하나 이상의 센서 컴포넌트들을 구동하는 단계 - 각각의 신호는 다른 주파수 컴포넌트를 갖고, 상기 분포들은 주파수 영역에 대하여 결정됨 -
를 포함하는 관심 영역의 전자기 특성을 측정하기 위한 방법. - 제17항 내지 제22항 중 어느 한 한에 있어서,
상기 분포를 결정하는 단계는,
상기 관심 영역에서 전자기 특성의 공간 분포를 나타내는 이미지를 결정하는 단계
를 포함하는 관심 영역의 전자기 특성을 측정하기 위한 방법. - 제17항 내지 제23항 중 어느 한 한에 있어서,
상기 분포를 결정하는 단계는,
상기 관심 영역에서 전자기 특정의 용적 분포를 나타내는 3-차원 이미지를 결정하는 단계
를 포함하는 관심 영역의 전자기 특성을 측정하기 위한 방법. - 제17항 내지 제24항 중 어느 한 한에 있어서,
상기 방법의 단계들을 반복하는 단계 ― 상기 관심 영역에서 전기 유도성에 대한 분포를 결정하는 단계는 유전율에 대하여 미리 결정된 분포를 사용하는 단계를 포함함 ―
를 포함하는 관심 영역의 전자기 특성을 측정하기 위한 방법.
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