[发明专利]一种多模态层析成像控制方法

说明书

本发明涉及一种多模态层析成像控制方法，所适用的层析成像系统，包括主控模块以及各个单模态层析成像模块。包括：主控模块上电时，启动有限状态机，并根据有限状态机的要求，通过模态指令线，向需要开始工作的特定单模态层析成像模块发出脉冲触发信号；特定单模态层析成像模块接收到指令信号后，即开始工作一个完整的测量周期，一个完整测量周期的定义是：特定单模态层析成像模块，对本模态包含的所有传感器阵列截面进行一次完整的激励和测量，并获取重建该模态所有截面图像所需数据；在工作期间，层析成像模块通过所述状态线，向所述多模态主控芯片持续发送正在工作的状态信号，直到一个完整测量周期结束之后，改为持续发送工作已停止信号。

技术领域

本发明属于测量技术领域，涉及一种模态可扩展的多模态层析成像系统，可实现不同层析成像模态的自由组合与扩展。本发明以多模态层析成像系统为描述对象，但并不仅限于该应用，在其他工业过程和化学反应中存在的多种检测模态协调工作的测量、控制等系统中，本发明的主控模块及控制方法仍适用。

技术背景

层析成像技术具有无扰动、可视化等特点，可实现复杂流动介质分布参数检测，在石油、化工、冶金、动力、能源等工业领域的多相流过程可视化测试与监控，以及在生物、医疗等领域有广泛的应用价值。层析成像基本原理是，采用空间敏感传感器阵列，对敏感场的分布参数进行检测，获取可描述被测区域的二维或三维分布信息。

常见的层析成像模态包括电学，超声和射线等，每种模态都有其特定的物理敏感参数。对于复杂的被测介质，使用一种模态的测量方法往往不能全面的反应实际情况，常采用多模态融合测量方法。例如对于油气水三相流的层析成像，常采用电学和超声两种模态融合的层析成像方法。电学与超声作为两种基于不同物理原理的过程层析成像技术，两种技术的适用范围及成像特点不尽相同，超声场具有硬场特性，对相界面的辨识比较有优势，而电学场则是软场，对于靠近电极的位置灵敏度较高。因此，超声和电学敏感场分布具有一定的互补性。电学和超声传感器均具有低成本、安全性好、无辐射、非扰动、响应快速等优点，在多相流的在线可视化及参数测量方面具有很大的潜力。

现有的多模态层析成像系统多采用固定的模态组合，这种系统有几个缺点。一是只能适用于特定的被测介质，一旦被测介质发生变化，或被测介质的敏感场分布参数发生变化，原有多模态系统便可能无法适用。二是模态无法实现灵活扩展以及多种模态间的任意组合，如果想获取更多模态信息，只能重新设计多模态层析成像系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种模态可扩展、可组合的多模态层析成像系统，并给出其控制方法，使得不同模态之间可以互不干扰，并按照一定的工作时序进行连续测量。本发明改进了原有多模态系统的不足之处，可实现不同模态间的相互通信，且不同模态工作时序，工作速率可以统一协调。本发明的技术方案如下：

一种多模态层析成像控制方法，所适用的层析成像系统，包括主控模块以及各个单模态层析成像模块，其中，

主控模块，承担各个单模态层析成像模块间的数据通信功能，协调各个单模态层析成像模块的数据采集速度和时序，包括多模态主控芯片及其配套电路、多模态控制线和多模态通信接口；所述多模态控制线包含成对出现的指令线和状态线，指令线用于多模态主控芯片向各个单模态层析成像模块发送开始工作指令信号；状态线用于各个单模态层析成像模块向多模态主控芯片发送各个单模态层析成像模块的当前工作状态，每对指令线和状态线仅与一个单模态层析成像模块相连；

各个单模态层析成像模块，通过多模态通信接口与多模态控制线相连，各个单模态层析成像模块具有统一的模态通信接口，这个接口中包含一对状态线和指令线，以及一组数据线，其中状态线和指令线分别与多模态控制线的一对状态线和指令线相连；数据线用于各个单模态层析成像模块向上位机传送测量数据，与上位机直接相连，具有若干位数据位，其传输数据格式与含义，由各个单模态层析成像模块定义，数据采集速率由各个单模态层析成像模块的时钟速率决定；