用于测量电磁性能的设备和方法_3

文档序号:9635049阅读:来源:国知局
变。在另 一个示例中,可以包括被布置为由第一信号驱动的两个或多个第一传感器元件构成的组以 及被布置为响应于第一信号的应用提供测量的两个或多个第一传感器元件构成的组。这在 图4F的示例485中示出。可以提供测量,作为电压和电流测量中的一个或多个。
[0059] 相似的配置可以应用于第二传感器元件230。例如,可以选择至少一个第二传感器 元件230-S1,以接收第二信号。例如,在第二传感器元件包括一个或多个电极的情况下,可 以选择特定电极,以在至少一部分测量阶段中接收第二信号。第二信号可以是直流和/或 交流。这可以造成将固定的或变化的电压施加给电极。如果使用交流,那么第二信号也可 以包括一个或多个频率分量。这可以是与第一信号相同的频率范围,或者可替换地,可以包 括一个或多个不同的频率范围。在一个示例中,可以选择一个第二传感器元件230-SI,以在 测量阶段的特定部分中驱动,其中,使用剩余的第二传感器元件230-S2获得测量。在测量 阶段的每个部分中,可以反复选择在这组第二传感器元件内的不同的第二传感器元件,以 便多个第二传感器元件(在某些情况下,整个组)均由第二信号驱动。第二信号可以保持 相同,或者根据实施方式和测量要求,对于每个第二传感器元件改变。在另一个示例中,可 以包括被布置为由第二信号驱动的两个或多个第二传感器元件构成的组以及被布置为响 应于第二信号的应用提供测量的两个或多个第二传感器元件构成的组。可以提供测量,作 为电压和电流测量中的一个或多个。电感和电容测量可以依次进行。第一和第二信号中的 一个或多个可以是脉冲和/或正弦信号。这两者都可以同相或者具有不同的相位。在某些 情况下,第一和第二信号可以包括单个信号的不同元素,例如,可以表示底层载波波形的两 个调制和/或共同信号的不同DC和AC元素。在同时进行电感和电容测量时可以是这种情 况。
[0060] 图5示出根据示例500的信号处理器的某些子模块。所示出的子模块可以不是穷 举的,可以提供其它子模块和/或可以根据需要省略子模块。图5的信号处理器430包括 导电率处理器510和电容率处理器530。导电率处理器510被布置为接收测量数据乂410, 并且确定在兴趣区域内的导电率分布C520。导电率处理器510还可以被布置为确定磁导 率分布P_e525。电容率处理器530至少接收导电率分布C520,例如,可以通信耦接至导 电率处理器510。电容率处理器530被布置为接收测量数据M2420,并且确定在兴趣区域内 的电容率分布P_i540。导电率分布C520、磁导率分布P_e525以及电容率分布P_i540 中的一个或多个可以形成信号处理器Μ_440的输出。
[0061] 在一个示例中,导电率处理器510使用涡流模型,来确定在兴趣区域内的导电率 分布C520。涡流模型可以用于限定雅可比矩阵。使用应用于涡流模型中的有限元法,可以 限定雅可比矩阵。然后,雅可比矩阵和测量数据1410可以用于一系列线性方程中。可以 求解这些线性方程,以确定在兴趣区域内的导电率分布C520。这个工艺还可以产生在兴趣 区域内的磁导率分布P_e525。在其它实施方式中,非线性方法还可以用于解答反问题,以 根据系统的模型确定导电率分布C520。
[0062] 在一个示例中,电容率处理器530使用电容率模型来确定在兴趣区域内的电容率 分布P_i540。这个电容率模型可以将导电率分布用作一组参数,例如,上述分布C520。 使用应用于电容率模型中的有限元法,可以限定进一步雅可比矩阵。进一步雅可比矩阵可 以表示被测电容随着电容率变化的方式。然后,进一步雅可比矩阵和测量数据M2420可以 用于一系列线性方程中。可以求解这些线性方程,以确定在兴趣区域内的电容率分布P_i 540。如前所述,在其它实施方式中,非线性方法还可以用于解出反问题以根据系统的模型 确定导电率分布C520。
[0063] 图6示出示例600,其示出了可以由层析成像处理器使用由信号处理器确定的一 个或多个电磁性能的值的方式。图6示出了通信耦接至层析成像处理器610的图4A的布 置。层析成像处理器610被布置为接收由信号处理器输出的测量数据440,以生成兴趣 区域的断层图像,例如,图像。如图6中所示,层析成像处理器610可以被布置为输出兴趣 区域(例如,表示所述区域的平面面积)的一个或多个单切片图像620、兴趣区域(例如,表 示在平面切片内的体积)的多个切片图像630、以及三维表示640 (例如,表示兴趣区域的体 积)。在某些情况下,信号处理器430和/或信号控制器450可以在层析成像处理器610的 控制下操作。例如,在测量阶段中由信号处理器430生成的数据可以由层析成像处理器610 用于生成特定的断层图像620,其中,层析成像处理器610控制信号处理器430的参数,以开 始后续测量阶段并且获得另一个断层图像,表示兴趣区域的另一个切片。在图3A到3C的 设备315的情况下,层析成像处理器610可以控制选择一个或多个传感器装配315-i,j,以 便产生兴趣区域325的不同切片。在某些情况下,层析成像处理器610可以控制生成数据, 以映射体积的一个或多个电磁性能,例如,控制生成体素(体积像素),表示所述性能的值。 这些可以在体积空间内直接计算,例如,不确定单独图像切片。在某些情况下,图像或体积 可以与特定的时间值一起生成,例如,视频的帧。在三维情况下,体素可以包括doxels(动 态体素),其具有用于空间三维和时间的值。除了信号处理器430或其自身以外,层析成像 处理器610还可以提供后处理,例如,正常化和/或统计处理,以生成兴趣区域的性能值的 二维或三维图像。如在图6中的三维表示640的示例所示,层析成像处理器610的输出能 够查看驻留在兴趣区域内的一个或多个对象的性能值。例如,这可以用于测量和/或对象 检测。
[0064] 在一个示例中,图6的设备600可以包括集成磁感应和电容层析成像aMIECT)装 置。如果三维操作,那么这个装置能够在体积上表征材料和结构。这些多维图像或记录可 以表示材料或对象的整个复阻抗映射。在图像中,此外,颜色可以用于表示可变值、电磁性 能的类别和/或操作频率。如果单图像用于表示在一个单图像内的多个电磁性能,那么例 如,图像值可以表示复阻抗的幅度。
[0065] 图7A示出了由頂IECT装置执行的磁感应层析成像的三维表示700。如在图7A的 上部图像中所示,兴趣区域包括空气体积或自由空间,三个铝样本720安装在木块上。多个 第一传感器元件710 (在这种情况下,安装在4乘以4平面阵列内的16个线圈)用于感测 兴趣区域并且提供测量,以生成三维表示700。在三维表示700内,第一传感器元件的位置 表示为715。然后,图像部分725表示这三个铝样本720。例如,三维表示可以表示在兴趣 区域内的导电率和/或磁导率值。在这个示例中,由于铝导电,但是木块以及周围的空气空 间不导电,所以在(例如)导电率和/或磁导率的三维表示700中仅仅示出了表示铝样本 的元件。
[0066] 图7B示出了一组第二传感器元件的数据可以用于使非导电和/或介电样本成像 的方式。图7B示出了由n〇ECT装置执行的电容层析成像的三维表示705。这可以包括如 上所述根据电感测量校正和/或校准的电容层析成像。如在图7B的上部图像中所示,兴趣 区域包括空气体积或自由空间,三个木制样本730。多个第二传感器元件740 (在这种情况 下,安装在4乘以4平面阵列内的12个电极)用于感测兴趣区域并且提供测量,以生成三 维表示705。然后,图像部分725表示这三个木制样本730。例如,三维表示可以表示在兴 趣区域内的电容率或介电表征值。如果在图7B中的兴趣区域包含导电元件和/或对象以 及木制样本,那么难以确定木制样本的电磁性能。某些目前描述的示例解决了这个问题,根 据在兴趣区域内的检测导体校准电容测量。
[0067] 现在描述用于测量兴趣区域的一个或多个电磁测量和/或在所述区域内的对象 的多个示例方法。可以使用任一个上述设备实现这些示例方法。可替换地,可以使用其它 设备和/或系统实现所述方法。
[0068]图8示出用于测量兴趣区域的一个或多个电磁性能的方法800。在方框810中, 接收一个或多个电感测量。如上所述,这些可以包括一组第一传感器元件的多个电感测量。 在方框820中,根据所接收的电感测量,确定导电率分布。在方框830中,接收一个或多个 电容测量。如上所述,这些可以包括一组第二传感器元件的多个电容测量。在方框840中, 确定电容率分布。这可以包括确定兴趣区域的介电表征。根据一个或多个电容测量确定电 容率分布。在某些情况下,使用在方框820中产生的导电率分布,确定电容率分布,例如,可 以根据在兴趣区域内存在电导的一个或多个区域,将校正和/或校准应用于方框840中。
[0069] 在一个示例中,每个测量可以对应于兴趣区域的不同空间部分。例如,测量可以包 括多维阵列,其中,阵列的每个元件对应于在兴趣区域内的特定面积或体积。在一种情况 下,传感器元件可以与兴趣区域的空间部分对准,例如,可以被布置为相对于所述区域具有 相对空间位置。在传感器元件的测量与兴趣区域的部分之间的映射可以是间接的。在使用 交错的布置(例如,在图2A和图2D中示出的布置)时,可以处理从传感器元件中接收的原 始数据,以便对应于兴趣区域的特定部分。例如,可以插入在图2A和2D中的每组8个传感 器元件的数据,以提供4乘以4阵列的测量。在图1C和1D中的设备115以及在图3A到3C 中的设备305以及其它平面阵列的情况下,一部分兴趣区域可以由一组传感器元件进行测 量,在某些情况下,不由第一或第二信号驱动的多个传感器元件。然后,原始测量数据可以 相关联,以使特定测量与一部分兴趣区域相关。可以在由如上所述的信号处理器430和层 析成像处理器610中的一个或多个执行的处理中暗示这个相关性。例如,用于一组线性方 程的雅可比矩阵可以使测量与兴趣区域的特定空间面积或体积相关。
[0070]图9示出根据一个示例的
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