[发明专利]用于阻抗成像的频变自适应阻抗采集控制装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于阻抗成像的频变自适应阻抗采集控制装置及方法，装置包括电极传感模块、选通模块、激励源、数据采集器、控制器、无效电极筛选模块，通过无效电极筛选模块将当前激励信号下，电极传感模块中采集到无效数据的电极标记为无效电极，这些无效电极的数据不会再传输到后端进行处理，则以此建立的阻抗数据矩阵能最大限度缩小，对后续计算能提高处理效率，且有效数据仍然保留，保证计算精度不变。

技术领域

本发明涉及阻抗成像中阻抗采集电极的控制技术领域，具体的说，涉及一种用于阻抗成像的频变自适应阻抗采集控制装置及方法。

背景技术

阻抗成像所分析的数据全部由电极激励模型完成得到，而电极激励模型包括电极分布方式和控制方法，电极分布方式通常为若干个电极均匀或非均匀分布在待检测部位，控制方法则是将这些电极分为激励电极和采集电极，并对激励电极a、b与采集电极c、d的选通控制方法。激励电极由电流驱动并形成信号场，采集电极将接收到的信号强度上传即得到阻抗成像所需的基础数据。电极的驱动模式不同，即电流注入的方式不同，成像目标内电流场的分布则不同，从而导致待检测部位表面电压分布、测量值、动态范围、测量精度以及待检测部位表面测量对中心区域的敏感性均不同。常见的电极分布方式是根据电极数量进行均匀分布，常用的电极激励方式是同层、跨层和相邻、相对之间的组合。通过组合实现不同的电极激励模型，比如图2所示的相对激励相邻采集方式，将相对位置的2个电极作为激励电极，采集电极则为2个相邻位置的电极，依次进行采集，直到每个电极的数据均采集并记录。

然而在多电极系统中，总会存在一定数量电极电压幅值过低，导致阻抗检测系统不能识别其信号，在此情况下，现有的技术往往是将无法识别的信号设为0，避免引入错误数据，对阻抗成像(EIT)求解过程中逆问题的病态性起到一定抑制作用。但传到上位机的数据矩阵大小未改变，数据处理量仍然庞大，使后续算法耗时多、复杂性高，虽然求解精度维持，但是时间复杂度呈立方阶增大，并导致正问题求解过程慢。无法提高成像的效率，反而因为无效数据量冗余、有效数据不足而无法达到好的成像效果，不得不提高激励信号频率大小重新检测。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提出了一种用于阻抗成像的频变自适应阻抗采集控制装置及方法，可在不改变激励信号幅值大小的情况下，筛除掉无效数据，准确得到有效的采集电极数据，且减少传输的数据量，令后端的数据矩阵缩小，提高成像计算的效率，还能通过调节激励信号频率适应性调节采集数据量，增加成像精确度。

为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种用于阻抗成像的频变自适应阻抗采集控制装置，包括电极传感模块、选通模块、激励源、数据采集器、控制器，所述电极传感模块的工作端组与所述选通模块的选通端组连接，所述选通模块的激励输入端组连接激励源的输出端组，所述选通模块的数据输出端组连接所述数据采集器的输入端组，所述选通模块的控制端组连接所述控制器的选通控制端组，还包括无效电极筛选模块，所述无效电极筛选模块的筛选输出端连接所述控制器的无效电极输入端。

通过无效电极筛选模块将当前激励信号下，电极传感模块中采集到无效数据的电极标记为无效电极，这些无效电极的数据不会再传输到后端进行处理，则以此建立的阻抗数据矩阵能最大限度缩小，对后续计算能提高处理效率，且有效数据仍然保留，保证计算精度不变。

进一步设计，所述电极传感模块包括m×n个电极，其中，m为电极层层数，n为每个电极层的电极个数，每个所述电极均经所述选通模块接入所述激励源的正极输出端与负极输出端、所述数据采集器的第一输入端与第二输入端。

该设计为多层电极分布，由于m×n的数据联立更加复杂，同时，仅激励一对电极时，各层电极层的反应不同，离激励电极更远的电极层无效电极会更多，单独计算每层数据时有效数据数量不等，则筛选掉无效电极后，越少数据的层其计算成像越快，效果会更突出。