本发明专利技术公开了一种用于电阻抗扫描成像系统前置级信号调理模块的检测装置及标校方法，该检测装置由扫频电压源模块、高精度电阻网络定标单元、采集传输单元、中心控制单元及计算机组成。扫频电压源模块分别与高精度电阻网络定标单元及中心控制单元连接，采集传输单元分别与中心控制单元及计算机相连。在程序控制下，扫频电压源向高精度电阻网络输出电压信号，待检测模块置于电阻网络定标单元与采集传输单元之间，计算机接收采集信号并进行数据处理。基于设定的标校流程和算法，计算机软件对待测模块的信号传递准确性、信号传递稳定性、电阻抗幅值相位传输特性进行评估，最后得出评估结果及标校参数。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物组织电阻抗信号检测领域，特别涉及一种用于电阻抗扫描成像硬件系统前置级信号调整模块的检测装置及标校方法。
技术介绍
生物电阻抗扫描成像是利用平面电极阵列对感兴趣区体表电流进行测量，并在二维图像上再现被测区域组织电阻抗特性的一种技术，通常用于检测识别组织电阻抗均勻分布区域中的具有异常电阻抗特性的目标体。生物电阻抗扫描成像所用检测电极为平板式电极阵列，一般由8X8个电极单元组成(或者更多电极单元如16X16)用于传感检测微弱的电流信号。流过每个电极单元的微弱电流信号首先进入前置级信号调理电路，被调整为幅度相对较大的电压信号后，传入后级电路进行分析处理。其中电极阵列、前置级信号调整电路共同组成电阻抗扫描成像系统前置级信号调理模块。由于生物电阻抗扫描成像技术所检测的是被测区域中组织的相对电阻抗差异， 即依靠流过各电极单元电流之间的差异判断电极阵列下是否存在电阻抗特性异常的组织 (如对健康乳房中乳癌包块的检测)，所以检测电极单元所对应的各个信号调理通路的检测精度、以及通道之间的一致性指标直接影响成像系统的精度和识别的敏感性。这也对前置级的设计、检测评估及标校提出了很高的要求，因此，需要一种能够对前置级信号检测调理模块进行检测及标校的装置，以方便生物电阻抗扫描成像设备的调试、校准及生产。
技术实现思路
针对生物电阻抗扫描成像系统前置级信号调理模块的重要性，本专利技术的目的在于，提供一种用于电阻抗扫描成像系统前置级信号调理模块的检测装置及标校方法，通过该检测装置可以定量测试前置级信号调理模块的传输特性以及通道一致性，以方便设备的调试、校准及生产。为了实现上述任务，本专利技术采取如下的技术解决方案一种电阻抗扫描成像系统前置级信号调理模块的检测装置，其特征在于，该检测装置主要由扫频电压源模块、高精度电阻网络定标单元、采集传输单元、中心控制单元及计算机组成。扫频电压源模块分别与高精度电阻网络定标单元及中心控制单元连接，在受控状态下输出扫频电压信号到高精度电阻网络定标单元；采集传输单元分别与中心控制单元及计算机相连，在受控状态下将采集的数字信号传入计算机进行处理。其中待检测的前置级信号调理模块连接于高精度电阻网络与采集传输单元之间，以实现性能检测及标校。所述的中心控制单元用于接收计算机控制命令，并按照该控制命令的要求对扫频电压源模块进行频率和幅度的控制。所述的扫频电压源模块用于产生幅值、频率可变的的激励电压信号。所述的高精度电阻网络定标单元，选用阻值相同的精密电阻组成电阻网络阵列， 作为待检前置级信号调理模块所对应的标准电阻抗测量目标。所述的采集传输单元，包括可变增益放大器、通道切换开关及高精度AD采集芯片。该单元可以自行设计，也可购买其他公司现有的采集模块。基于上述检测装置对电阻抗扫描成像系统前置级信号调理模块进行标校的方法， 其特征在于，该方法步骤如下①测试通路的连接。将待测的前置级信号调理模块接入到高精度电阻网络定标单元与采集传输模块之间；同时将扫频电压源的输出与高精度电阻网络定标单元相连，并通过控制单元设置扫频电压源的幅值和频率。②信号采集及电阻抗信息提取。对各通道的信号进行采集并上传至计算机，利用电阻抗鉴幅鉴相算法，获得各通道对应测量目标(即高精度定标电阻)的电阻抗幅值及相位信息。③前置级信号调理模块各通道信号传递准确性的评估。将各通路获取的电阻抗测量信息与被测目标的实际电阻抗值进行对比，计算各通道信号传递的准确度。如果某一通路的信号传递准确度没有达到预期设定的标准阈值，则对该受检的前置级信号调理模块所实施的本次检测结束。否则进入后续步骤。④前置级信号调理模块各通道信号传递稳定性的评估，通过多次测量获得各通道信号传递的稳定性。如果某一通路的信号传递稳定性没有达到预期设定的标准阈值，则对该受检的前置级信号调理模块所实施的本次检测结束。否则进入后续步骤。⑤前置级信号调理模块各通道传输阻抗特性的测定，包括幅值传输特性及相位偏差的测定。在规定的频率范围内，依次设定扫频电压源的输出频率，然后获取对应频率下前置级信号调理模块各通道的阻抗幅值传输特性值以及相位偏差值，并存储记录。⑥前置级信号调理模块各通道传输阻抗频响特性的校正补偿参数计算。分别对每个测量频率点下的前置级信号调理模块各通道的阻抗幅值传输特性值进行均一化校正，并获得校正参数；同时将各通道的相位偏差作为相位补偿参数。所述的电阻抗鉴幅鉴相算法在计算机中采用正交数字序列内积的计算方法实现。 其方法是经AD采集后的信号可表示为JyT27Z7(0 = —“·/(z)sin(-- + ^) / = 0,1,Λ ,Ν-Ιφχ测式中丨X测I为实测目标的电阻抗模值；φ为其相位；f (ζ)为前置级测量通道的传递函数，且已知。通过构造如下序列2τζ7·2ΤΖ7·Qn ) = sm(—-) + ycos(—-),(/ = 0,1,..., N -1) NN实现Qn*与Sn内积的计算 A^-IN γP = YuQn (0.Sn(i) = —.^―./(z)③i=0Z测N再用γ · V ■ /(ζ)除以P的模值可得到实测目标的模值，而P的相位φ取反即为实测目标引入的相位偏移所述的各通道信号传递准确性的计算方法采用以下公式实现，j^· R 一δ = ar X 100%④R标式中，乂_表示实测的电阻抗值，Rfe表示定标电阻抗网络中单个精密电阻的阻值。 因为测量目标为高精度电阻，所以可用以上公式计算前级通道信号传递的准确性。计算得到的百分比值越小，表示通道信号传递的准确性越高。所述的各通道信号传递稳定性的计算方法采用公式χI = 20 Ig ^kg)Sx测实现，式中Jfft分别是每个通道多次测量获得电阻抗值的平均值和标准差。计算得到的dB值越大，表示通道信号传递的稳定性越强。所述的第i个通道信号阻抗幅值传输特性计算方法采用公式^iljlllTa = 1 ⑥R标实现，其中I^l表示第i个通道多次测量的平均电阻抗幅值，且针对不同频率可以得到不同的测量值。所述的各通道信号电阻抗幅值传输特性均一化校正参数采用公式 I测，Ca = ^^ ⑦χ测实现。其中表示第i路通道多次测量的平均阻抗幅值，Xft表示所有通道、i、η多次测量的平均阻抗幅值。所述的各通道信号相位偏差直接用测量所得到的电阻抗相位的平均值表示。采用公式Q =实现。其中表示第i路通道多次测量的平均相位值。因为电阻抗测量目标为高精度电阻，其本身带来的相位偏差可以忽略，那么测量所得到的各通道所对应的电阻抗相位值即为各通道的系统相位偏差，同时也是各通道的相位补偿参数。本专利技术实现的电阻抗扫描成像系统前置级信号调理模块的检测装置，具有检测精度高、性能稳定、处理速度快、使用方便等优点，可以方便用于设备的调试、生产中。基于该装置的标校方法的优点特点是(1)具有对设备分步骤检测特点，便于发现问题所在。( 通过计算机软件可以直观显示检测结果。( 该方法移植性强，可方便移植到其它系统。与现有技术相比具有以下技术效果生物电阻抗扫描成像技术所检测的是被测区域中组织的相对电阻抗差异，即依靠流过各电极单元电流之间的差异判断电极阵列下是否存在电阻抗特性异常的组织(如对健康乳房中乳癌包块的检测)。本专利技术实现的一种用于电阻抗扫描成像系统前置级信号调理模块的检测及本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：董秀珍，季振宇，史学涛，尤富生，付峰，刘锐岗，王威，李威，漆家学，张雯，王楠，
申请(专利权)人：中国人民解放军第四军医大学，
类型：发明
国别省市：
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