电断层摄影设备和方法以及电流驱动器技术

电断层摄影设备包括：第一电极；第二电极；以及电流驱动装置，用于经过介质在第一电极与第二电极之间驱动电流，其中电流驱动装置包括：第一变压器，其具有第一绕组和第二绕组，第二绕组具有第一端子和第二端子；以及用于经过第一绕组生成交变电流从而在所述第一端子与所述第二端子之间生成交变电压的装置。该设备还包括被布置成将第一端子连接到第一电极并且将第二端子连接到第二电极的连接装置。在第一绕组中生成交变电流造成在第一与第二电极之间生成交变电压。在某些实施例中，电流感测变压器提供对经过介质驱动的电流的指示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的一个方面涉及电断层摄影设备和方法，并且某些实施例特别地但是并非排他地涉及用于高传导性流体(conductivity fluid)的断层摄影感测系统。本专利技术的某些方面涉及用于经由介质在电极对之间驱动电流的设备和方法以及利用这样的驱动设备和方法的电测试设备和方法。
技术介绍
本专利技术的某些实施例涉及电断层摄影并且可以利用在本领域中已知的电极布置 (例如电极阵列)。某些实施例也可以用于在本领域中已知的电断层摄影应用。已知的电断层摄影技术包括电阻抗断层摄影(EIT)、电阻断层摄影(ERT)和电容断层摄影(ECT)。已知EIT用作如下医学成像技术，在该技术中根据表面电测量来推断身体部分的传导性或者电容率(permittivity)的图像。传导电极通常附着到对象的皮肤，并且向一些或者所有电极施加小交变电流。测量所得电势(即在电极之间)，并且可以针对施加电流的不同配置重复该过程。调查的处理技术用来根据电流和电压信号生成受测身体或者其他介质或者样本的图像。电阻抗断层摄影的应用不限于医学成像，并且本专利技术的实际实施例可以在用于评估任何适当介质或者结构(我们也可以将其描述为样本)的电阻抗断层摄影技术中使用。ERT也发现广泛多种应用并且已知在地球物理学中使用。在这一特定应用中，电极可以放置于地球的表面上或者某些其他位置处以对电阻率异常进行定位。ERT 也发现在工业过程监视中的应用，其中电极的阵列可以用来监视容器或者导管中的传导流体的混合物。可以在用于对传导流体成像的工业过程成像中使用ERT技术。在这一特定背景中，该技术可以称为电阻断层摄影。在这样的应用(可以在这些应用中使用本专利技术的实施例)中，金属电极可以与待评估流体(该流体可以是单种流体或者混合物)直接接触放置。电容断层摄影(ECT)是一种根据外部电容测量来确定物体的内部中的电介质电容率分布的方法。ECT与EIT密切相关并且也可以用作用于工业过程监视的方法。潜在应用包括导管中的流体流量的测量以及另一流体中一个流体的浓度或者流体中固体的分布的测量。在ECT中，测量电极可以采用金属板的形式，并且应当布置这些从而充分大以赋予可测量的电容改变。这意味着使用很少电极并且8或者12个电是常见的。ERT系统通常使用电流源以经过待评估介质驱动交变电流。然而当待评估介质是具有相对高传导性的流体时出现问题。相对高传导性意味着流体的等效电阻抗低，这意味着对于电流源经过介质驱动的给定电流而言，来自电极的对应响应电压小。显然，来自任何给定电流源的输出电流有限，因此可能由于存在噪声而难以测量在介质中或者跨介质产生的小电压。换而言之，低信噪比是与用来评估高传导性流体的ERT技术关联的问题。存在共模电压是与尝试将ERT技术用于评估高传导性流体关联的又一问题。又一问题是处理来自测量电极的电压信号中的大动态范围以(例如由ADC)数字化，使得可以随后处理它们
技术实现思路
本专利技术的某些实施例以提供至少部分地解决与现有技术关联的一个或者多个问题的电断层摄影设备和方法为目的。根据本专利技术的第一方面，提供一种电断层摄影设备，该设备包括 第一电极；第二电极；以及电流驱动装置，用于经过介质(即待评估介质，例如与第一和第二电极接触的介质)在第一电极与第二电极之间驱动电流， 其中电流驱动装置包括第一变压器，具有第一(初级)绕组和第二 (次级)绕组，第二绕组具有第一端子和第二端子；以及用于经过第一绕组生成交变电流从而在所述第一端子与所述第二端子之间生成交变电压的装置，该设备还包括布置成将第一端子连接到第一电极并且将第二端子连接到第二电极的连接装置，由此在第一绕组中生成交变电流造成在第一与第二电极之间生成交变电压。将理解，实际上，电流驱动装置是布置成在电极之间生成交变电压从而能够经过待评估介质(即与电极直接接触或者在设备用于ECT技术的情况下与电极接近的介质)驱动电流的电压源。这一电压源与在现有技术中通常使用的电流源对照。将理解连接装置可以被布置成将第一端子直接或者间接连接到第一电极并且类似地将第二端子直接或者间接连接到第二电极。例如，在某些实施例中，第二端子经由电流感测变压器的初级绕组连接到第二电极。因此，该第二变压器的初级绕组可以形成连接装置的部分。根据这一第一方面的设备能够向电极递送大电流，并且因而大响应电压可以产生于用于监视在待评估介质中产生的电势的电极上。在测量电极上的大响应电压有益于增强信噪比。而且，在跨电极生成电压以经过介质驱动电流时使用第一变压器对高共模电压抑制比有贡献。 在某些实施例中，该设备还包括布置成提供电流信号的电流感测装置(电流传感器)，该电流信号指示流过所述第二绕组的电流，电流感测装置包括具有初级绕组和次级绕组的第二变压器，布置成使得在初级绕组中流动的交变电流跨次级绕组(即在次级绕组的第一与第二端子之间)生成对应交变电压，初级绕组与第一变压器的第二绕组串联连接，使得相同电流流过第二和初级绕组，并且跨次级绕组产生的电压提供所述电流信号。因此，这一第二变压器可以被描述为提供非破坏性电流测量的电流感测变压器。 初级绕组中的匝数可以明显小于次级绕组中的数量。例如在某些实施例中，初级绕组可以包括仅单匝，并且次级绕组可以包括100匝或者更多。这意味着初级绕组向经由第一变压器经过受测量介质驱动的电流呈现很小阻抗。通过在次级绕组上具有大量匝，跨次级绕组产生的电流信号即使在初级绕组中的电流低时仍然可以是可感知(appreciable)电压。在某些实施例中，该设备还包括布置成根据所述电流信号生成第一放大信号的第一放大装置，第一放大装置包括第一对数放大器。6因此，第一放大信号可以指示经过介质驱动的电流的对数。在某些实施例中，第一放大装置包括被布置成放大电流信号并且向第一对数放大器提供放大的电流信号作为输入信号的第一预放大器。在某些实施例中，第一放大信号是第一对数放大器的输出信号。在某些实施例中，该设备还包括第三电极和第四电极以及被布置成根据电压信号生成第二放大信号的第二放大装置，电压信号对应于或者指示由于经过所述介质在第一与第二电极之间驱动所述电流而(即当经过所述介质在第一与第二电极之间驱动所述电流时)在第三与第四电极之间产生的电压(差分电压)。将理解在某些实施例中，第三电极和第四电极是除了第一和第二电极之外的电极。然而在某些实施例中，第一和第二电极除了用来驱动电流之外还可以用来监视由于在受评估介质中驱动电流而产生的电压。也将理解实现本专利技术的电断层摄影设备可以包括大量电极并且第一和第二电极以及第三和第四电极可以是从该大量电极中选择的电极对。当经过特定电极对驱动电流时也可以监视跨不同电极对两端产生的电压，以便生成可用来构造受测介质的图像的数据。 类似地，该设备可以用来经过不同所选电极对驱动电流以生成测量数据。在某些实施例中，第二放大装置包括第二对数放大器，第二对数放大器被布置成使得第二放大信号指示在第三与第四电极之间产生的电压的对数。 在某些实施例中，第二放大装置包括被布置成放大所述电压信号并且向第二对数放大器提供放大的电压信号作为输入信号的第二预放大器。在某些实施例中，第一放大信号是第一对数放大器的输出信号，并且第二放大信号是第二对数放大器的输出信号。在某些实施例中，该设备还包括用于生成差值信号的装置，差值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M王，J贾，
申请(专利权)人：利兹大学，
类型：发明
国别省市：