[發明專利]一種用于電阻抗斷層成像的電壓控制電流源

無效

• 申請號: 201210007179.4
• 申請日: 2012-01-11
• 公開（公告）號: CN102525456A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 于紅旗;王義楠;刁節濤;劉強;聶洪山;李楠;徐暉
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: A61B5/053
• 分類號: A61B5/053
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 王文惠

技術領域

本發明可應用于測試測量和信息獲取技術領域，涉及一種用于電阻抗斷層成像的寬帶低噪聲電流生成裝置。

背景技術

電阻抗斷層成像(Electrical?Impedance?Tomography，EIT)技術是以待測物體內部電阻抗的分布和變化為成像目標的一種新型阻抗檢測與成像技術，它通過對待測物體外加一定的安全激勵電流(或電壓)，測量待測物體表面感應電壓(或電流)信號來重構物體內部的阻抗分布。電流驅動電壓測量的激勵方式，由于其結構簡單，精度高被廣泛應用于目前的EIT成像系統中。

為了減少待測物體阻抗變化對電流源輸出激勵信號的影響，要求使用的激勵源是恒流源，即要求電流源具有極高的輸出阻抗。以電阻抗斷層成像技術在生物體檢測領域應用為例，目前EIT采集系統的工作帶寬一般在1KHz～1MHz，即可獲得1MHz以下的生物體阻抗分布信息，但是生物體高頻阻抗分布特性同樣也攜帶了豐富的生理和病理信息，這就需要激勵電流源能夠輸出更高頻率的激勵信號。但是隨著頻率的升高，受到集成器件本身性能的限制以及寄生電容和雜散電容的影響，電流源的驅動能力和輸出阻抗都會大幅下降，限制我們獲得準確的阻抗特性。同時，根據貼放在對象表面的電極電位信息對測試區域內部阻抗分布進行重構是一個“病態的”逆問題，任何微小的擾動都有可能造成成像結果的巨大差異。所以，具有寬帶、低噪聲和良好動態性能的電流激勵源能夠保證成像精度和穩定性。

發明內容

本發明針對現有電流源帶寬有限，或帶寬較大但低頻特性不好的問題，提供一種用于電阻抗成像的電壓控制電流源，具有較寬的工作帶寬和良好的動態性能。

本發明提供的技術方案是：

一種用于電阻抗斷層成像的電壓控制電流源，包括主控模塊、信號生成模塊、信號調理模塊、電流轉換模塊、阻抗變換模塊和程控開關。其特征在于，主控模塊接收外部輸入的頻率、相位和幅度信息，輸出頻率控制信號和相位控制信號到信號生成模塊，輸出幅度控制信號到信號調理模塊。信號生成模塊將產生的特定頻率和相位的電壓形式的信號輸出到信號調理模塊，信號調理模塊將從信號生成模塊輸入的信號進行幅度調整和高頻諧波抑制后輸出到電流轉換模塊，電流轉換模塊將輸入的信號轉換成電流驅動的信號輸出到EIT系統。主控模塊輸出程控開關控制信號到程控開關，當輸出頻率控制信號高于設定值時使程控開關導通，阻抗變換模塊與電流轉換模塊的輸出相連通，使電流源的輸出阻抗增大；當輸出頻率控制信號低于設定值時使程控開關截止，阻抗變換模塊與電流轉換模塊的輸出斷開。

作為本發明的進一步改進，信號調理模塊包括依次串聯的程控增益運放器和低通濾波器，幅度控制信號輸出到程控增益運放器。

再進一步，信號生成模塊是直接數字頻率合成器，產生的特定頻率和相位的電壓形式的信號。

再進一步，電流生成模塊是Howland電流源，它將信號調理模塊輸出的電壓信號轉換成電流形式的激勵信號。

本發明的有益效果是：

1)由于加入阻抗變換模塊和程控開關，可以補償高頻時寄生電容對電流源的影響，使電流源在輸出高頻信號時的輸出阻抗增大，從而減小了負載變化對輸出電流的影響，有助于獲得待測物體高頻時的阻抗分布特性。

2)通過加入Howland電流源，采用具有更高開環增益的運算放大器，可以獲得更大的輸出阻抗。

附圖說明

圖1是本發明實施例1的原理結構示意圖；

圖2是本發明實施例2的原理結構示意圖；

圖3是本發明阻抗變換模塊的某一具體實施方式；

圖4是本發明某一實施方式中主控模塊的原理流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進一步說明。