一种用于磁感应成像的天线自动匹配系统的制作方法

本发明属于电磁传感器技术领域，具体地说，特别涉及一种用于磁感应成像的天线自动匹配系统。

背景技术：

电阻抗成像技术基于不同的生物组织具有不同的电阻率特性、病理生理功能的改变也会显著改变组织电阻抗特性这一特点，通过贴放在体表的电极依次向人体注入弱的、对人体完全无创的交流电流，并测量各相关电极对上的响应电压信号，再通过特定的图像重构算法构建出能反应目标区域内组织电阻率分布情况的图像的新型医学成像技术。由于活体组织的电阻率与组织的功能状态密切相关，因而电阻抗成像技术具有功能成像优势，能够实现相关疾病的超早期检测。加之成像过程中不需要使用射线、核素等对人体有害的媒介，具有无创、低成本等优势，能较好弥补现有医学成像技术的不足，因而是当前相关领域的研究热点。

传统的激励采集系统所有的感应驱动和采集器在激励和采集以及非激励、非采集的任何阶段都是加电。中国专利201410260579.5公开了一种用于电阻抗成像的高精度数据采集系统，就描述了一个这样的系统。

目前，现有技术在实际操作中，由于检测如果应用在医学或精密物件领域，所需的检测精度较高，所以整个仪器开始工作前，需要检测并调整线圈的工作参数，需要根据工作现场的电磁环境和检测调整到最合理的匹配度，但是现有的对线圈的激励系统的结构拓扑如图1所示，通过一个同轴电缆完成对线圈提供励磁电流，如果需要增加配置参数调整的功能，较为容易想到就是增加电缆数量，通过增加接口传输配置数据，但是每增加一条电缆数量都会对电磁波的收发产生较大影响，如果针对16口输出的线圈探头而言，如果需要完成参数配置，如图2所示，原则上需要增加16组电缆，对布线以及检测的影响可想而知。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种每一输出激励信号输出接口通过一电缆实现线圈参数配置的激励系统。

本发送的第二目的在于提供一种激励的发送方法；

本发明的第三目的在于提供一种检测的接收方法；

本发明的第四目的在于提供一种状态信号的获取方法；

本发明的第五目的在于提供一种匹配信号的获取方法；

本发明的第六目的在于提供一种仅通过一电缆就可实现线圈阻抗匹配的检测的方法。

本发明第一目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于磁感应成像的天线自动匹配系统，包括激励检测系统，所述激励检测系统配置有选通模块，选通模块分别连接于若干激励支路，每一激励支路均耦接至一匹配网络模块，所述匹配网络模块对应配置有一线圈，激励检测系统通过选通模块与激励支路中的任一支路建立电连接以提供激励信号或获取检测信号，其特征在于，

还包括一主通讯配置模块和分别配置于不同的激励支路的从通讯配置模块；

于一激励支路中，包括一复用电缆，所述复用电缆的输入端分别耦接选通模块的对应接口以及主通讯配置模块的输出端；所述复用电缆的输出端分别耦接匹配网络以及从通讯配置模块，所述选通模块的对应接口与复用电缆的输出端之间耦接有第一选频电路，所述匹配网络和复用电缆的输出端耦接有第二选频电路，所述从通讯配置模块的数据接收端和复用电缆的输出端耦接有第三选频电路，所述主通讯配置模块的数据发送端和复用电缆的输入端之间耦接有第四选频电路，所述从通讯配置模块的供电端和复用电缆的输出端直接连接；

还包括有馈电模块，所述馈电模块耦接至复用电缆的输入端，耦接外部电源并输出供电电流至从通讯配置模块。

由于通讯的实现需要的是数字信号而此处供电则需要模拟信号，而本发明的核心技术如下：一、通过选频电路实现对供电、通讯实现带宽隔离；二、通过分时发布任务实现同一电缆下的多任务进行且降低干扰， 就可以进行实现从通讯配置模块的工作电源、激励传输、检测信号传输、匹配参数控制、匹配状态信号传输5个功能，具体实现下文会详细阐述，这种系统的拓扑结构可以实现隔离以及分时任务的要求。通过馈电系统的设置，以通过供电电流的方法，实现电源传输以及匹配的功能，减少热干扰和无功功率，本申请人在先申请的公告号为CN104991205A的专利公开了馈电系统的应用，在此不做赘述。

进一步地：所述第一选频电路、第二选频电路、第三选频电路、第四选频电路均配置为隔直电容。通过隔直电容的设置，减少电路复杂程度，满足通过信号电缆供电的要求。

进一步地：主通讯配置模块由激励检测系统供电。这样供电较为简单合理，保证了供电基准的统一。

为实现本发明的第二目的，提供一种用于磁感应成像的激励信号的传输方法，配置于上述的用于磁感应成像的天线自动匹配系统，

步骤一，主通讯配置模块和从通讯配置模块通讯以配置匹配网络模块；

步骤二，激励检测系统通过第一选频电路发送激励信号至复用电缆；

步骤三，线圈通过第二选频电路接收激励信号于复用电缆。激励信号的输出可以保证激励工作的正常进行，而通过两个选频电路进行信号区隔起到保证信号不会出现干扰。

为实现本发明的第三目的，提供一种用于磁感应成像的检测信号测获取方法，配置于上述的用于磁感应成像的天线自动匹配系统，

步骤一，主通讯配置模块和从通讯配置模块通讯以配置匹配网络模块；

步骤二，匹配网络模块通过第二选频电路馈送检测信号至复用电缆；

步骤三，激励检测系统通过第一选频电路获取检测信号于复用电缆。所以利用这种方法就可以实现在满足匹配参数发送和接收功能的前提下，获取检测信号，同时将匹配和检测分时工作以避免该问题。

为了实现本发明的第四目的，提供一种状态信号获取方法：配置于上述用于磁感应成像的天线自动匹配系统，

步骤一，馈电模块对从通讯配置模块上电且同时主通讯配置模块得电工作；

步骤二，从通讯配置模块通过第三选频电路发送状态信号至复用电缆；

步骤三，主通讯配置模块通过第四选频电路接收状态信号于复用电缆。通过这样设置，使得第三选频电路和第四选频电路起到一个较佳的信号选频的效果，保证信号的获取。

为实现本发明的第五目的，提供一种用于磁感应成像的匹配信号的获取方法，

步骤一，馈电模块对从通讯配置模块上电且同时主通讯配置模块得电工作；

步骤二，主通讯配置模块通过第四选频电路发送匹配信号至复用电缆；

步骤三，从通讯配置模块通过第三选频电路接收匹配信号于复用电缆。通过这样设置，使得第三选频电路和第四选频电路起到一个较佳的信号选频的效果，保证信号的获取。

为实现本发明的第六目的，一种用于磁感应成像的匹配方法，步骤一，馈电模块对从通讯配置模块上电且同时主通讯配置模块得电工作；配置于上述用于磁感应成像的天线自动匹配系统，

步骤二，从通讯配置模块通过第三选频电路发送状态信号至复用电缆；

步骤三，主通讯配置模块通过第四选频电路接收状态信号于复用电缆；

步骤四，主通讯配置模块根据状态信号生成匹配信号；

步骤五，主通讯配置模块通过第四选频电路发送匹配信号至复用电缆；

步骤六，从通讯配置模块通过第三选频电路接收匹配信号于复用电缆；

步骤七，从通讯配置模块根据匹配信号调整匹配网络模块；

步骤八，重复步骤二以根据状态信号动态确定匹配最优点。

进一步地：步骤一，馈电模块对从通讯配置模块上电且同时主通讯配置模块得电工作；

步骤二，从通讯配置模块通过第三选频电路发送状态信号至复用电缆；

步骤三，主通讯配置模块通过第四选频电路接收状态信号于复用电缆；

步骤四，主通讯配置模块根据状态信号生成匹配信号；

步骤五，主通讯配置模块通过第四选频电路发送匹配信号至复用电缆；

步骤六，从通讯配置模块通过第三选频电路接收匹配信号于复用电缆；

步骤七，从通讯配置模块根据匹配信号调整匹配网络模块；

步骤八，激励检测系统通过第一选频电路发送激励信号至复用电缆；

步骤九，线圈通过第二选频电路接收激励信号于复用电缆；

步骤十，匹配网络模块通过第二选频电路馈送检测信号至复用电缆；

步骤十一，激励检测系统通过第一选频电路获取检测信号于复用电缆；

步骤十二，重复步骤一以根据检测信号动态确定匹配最优点。通过这样设置，首先，通过激励的方式对环境进行检测模拟，并读取检测信号以判断线圈的工作参数是否正常，然后通过供电电流使从通讯配置模块工作，这样一开当主通讯配置模块发送匹配信号时，就可以对匹配信号进行运算屏控制匹配网络的工作，而控制中心就可以根据反馈信息动态确定匹配信号的最优点，而完成后就可以关闭电源进入等待，上述方案下，就可以实现在不同情况下，对于线圈完成实时配置的功能，且关键在于只通过一个复用电缆就可以实现上述功能，简单合理，而匹配信号的动态确定根据检测信号或者状态信号动态确定。

进一步地：步骤六中，同时使馈电模块掉电。这样设置，可以减小电源的无功功耗以及热干扰现象的发生。

进一步地：检测信号传输时关闭电源供电。

综上所述，本发明具有以下有益效果：一条连接线实现电源、激励及检测信号传输、匹配参数控制和状态信号传输5个功能，实现检测系统与自动匹配天线的连接。

附图说明

图1是现有技术拓扑结构示意图一；

图2是现有技术拓扑结构示意图二；

图3是本系统拓扑结构示意图二；

图4是实施例2流程图；

图5是实施例3流程图；

图6是实施例4流程图；

图7是实施例5流程图；

图8是实施例6流程图；

图9是实施例7流程图。

图中，100、激励检测系统；101、馈电模块；102、主通讯配置模块；103、匹配网络；104、从通讯配置模块；105、线圈；2、复用电缆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1，参照图3所示，需要说明的是，参照图1和图2所示，选通模块可以配置在接收端也可以配置在发送端，一种用于磁感应成像的天线自动匹配系统，包括激励检测系统100，所述激励检测系统100配置有选通模块，选通模块分别连接于若干激励支路，每一激励支路均耦接至一匹配网络103模块，所述匹配网络103模块对应配置有一线圈105，激励检测系统100通过选通模块与激励支路中的任一支路建立电连接以提供激励信号或获取检测信号，还包括一匹配信号发送模块和分别配置于不同的激励支路的从通讯配置模块；于一激励支路中，包括一复用电缆，所述复用电缆的输入端分别耦接选通模块的对应接口以及主通讯配置模块102的输出端；所述复用电缆的输出端分别耦接匹配网络103以及从通讯配置模块104，所述选通模块的对应接口与复用电缆的输出端之间耦接有第一选频电路，所述匹配网络103和复用电缆的输出端耦接有第二选频电路，所述从通讯配置模块104的信号接收端和复用电缆的输入端耦接有第三选频 电路，所述主通讯配置模块102的信号发送端和复用电缆的输出端耦接有第四选频电路，所述从通讯配置模块的供电端和复用电缆的输入端直接连接。所述第一选频电路、第二选频电路、第三选频电路、第四选频电路优选为隔直电容。通过隔直电容的设置，减少电路复杂程度，满足通讯分频的要求。所述馈电模块101以及主通讯配置模块102由激励检测系统100供电。这样供电较为简单合理，保证了供电基准的统一。当然，电路还可以通过其他方式供电，在此不做赘述。磁感应信号激励、采集控制中心100，根据收到的检测的均方值，控制电源控制器101，给1号天线馈电；这时+V使得104开始工作，接收来自控制中心由102发送的参数匹配信号。104根据参数匹配信号，控制103中的匹配元件参数变化；当控制中心确定了激励检测的最优点后，确定103的参数；此时102、104工作结束；101持续供电直到激励或检测结束。控制中心关断天线供电电源，使天线处在等待状态，使其对系统的影响最小，复用电缆优选为同轴电缆。还包括有馈电模块101，所述馈电模块101耦接至复用电缆的输入端，并输出供电电流。通过馈电系统的设置，以通过供电电流的方法，实现电源传输以及匹配的功能，减少热干扰和无功功率。

实施例2，参照图4所示，一种用于磁感应成像的激励信号测获取方法，步骤一，主通讯配置模块和从通讯配置模块通讯以配置匹配网络模块；

步骤二，激励检测系统通过第一选频电路发送激励信号至复用电缆；

步骤三，线圈通过第二选频电路接收激励信号于复用电缆。

实施例3，参照图5所示，一种用于磁感应成像的检测信号测获取方法，步骤一，主通讯配置模块和从通讯配置模块通讯以配置匹配网络模块；

步骤二，匹配网络模块通过第二选频电路馈送检测信号至复用电缆；

步骤三，激励检测系统通过第一选频电路获取检测信号于复用电缆。

实施例4，参照图6所示，一种用于磁感应成像的状态信号获取方法，步骤一，馈电模块对从通讯配置模块上电且同时主通讯配置模块得电工作；

步骤二，从通讯配置模块通过第三选频电路发送状态信号至复用电缆；

步骤三，主通讯配置模块通过第四选频电路接收状态信号于复用电缆。

实施例5，参照图7所示，一种用于磁感应成像的匹配信号获取方法，

步骤一，馈电模块对从通讯配置模块上电且同时主通讯配置模块得电工作；

步骤二，主通讯配置模块通过第四选频电路发送匹配信号至复用电缆；

步骤三，从通讯配置模块通过第三选频电路接收匹配信号于复用电缆。

实施例6，参照图8所示，一种匹配方法，

步骤一，馈电模块对从通讯配置模块上电且同时主通讯配置模块得电工作；

步骤二，从通讯配置模块通过第三选频电路发送状态信号至复用电缆；

步骤三，主通讯配置模块通过第四选频电路接收状态信号于复用电缆；

步骤四，主通讯配置模块根据状态信号生成匹配信号；

步骤五，主通讯配置模块通过第四选频电路发送匹配信号至复用电缆；

步骤六，从通讯配置模块通过第三选频电路接收匹配信号于复用电缆；

步骤七，从通讯配置模块根据匹配信号调整匹配网络模块；

步骤八，重复步骤二以根据状态信号动态确定匹配最优点。

参照图9所示，实施例7，一种用于磁感应成像的匹配方法，用于磁感应成像的天线自动匹配系统，

步骤一，馈电模块对从通讯配置模块上电且同时主通讯配置模块得电工作；

步骤二，从通讯配置模块通过第三选频电路发送状态信号至复用电缆；

步骤三，主通讯配置模块通过第四选频电路接收状态信号于复用电缆；

步骤四，主通讯配置模块根据状态信号生成匹配信号；

步骤五，主通讯配置模块通过第四选频电路发送匹配信号至复用电缆；

步骤六，从通讯配置模块通过第三选频电路接收匹配信号于复用电缆；

步骤七，从通讯配置模块根据匹配信号调整匹配网络模块；

步骤八，激励检测系统通过第一选频电路发送激励信号至复用电缆；

步骤九，线圈通过第二选频电路接收激励信号于复用电缆；

步骤十，匹配网络模块通过第二选频电路馈送检测信号至复用电缆；

步骤十一，激励检测系统通过第一选频电路获取检测信号于复用电缆；

步骤十二，重复步骤一以根据检测信号动态确定匹配最优点。

同时可以优选在步骤六中，同时使馈电模块掉电。

需要说明的是匹配功能不会影响到检测的读取，而这种屏蔽功能的实现可以通过软件实现也可以通过硬件实现，硬件屏蔽较为常见，通过选通开关直接对该部分的硬件结构进行屏蔽，较为简单合理，软件屏蔽则通过算法实现，例如，该时刻下主通讯配置模块102仍处于工作状态，并发送数据S1，那么该数据S1必然在读取检测时会叠加至参数信号上，所以获取检测时，需要屏蔽S1的数据，利用软件在叠加数据中提取检测信号，以实现软件屏蔽，所以利用这种方法就可以实现在满足匹配参数发送和接收功能的前提下，获取检测信号。所以在本设计的核心内容下，可以做出以下补充理解，一、可以通过分时分段的工作方式实现“单道多工”通讯，也就是将匹配、检测、激励、状态四个信号的发送以时间做出区分，通过软件实现对其工作时间进行控制，保证数据完成性的前提下，达到通讯的需求；二、可以通过分频的方式，此时需要配置选频电路的参数，也就是调节隔直的频带，使得不同信道内允许通过数据的频段不同，完成“单道多工”通讯。三、可以以数字解码的方式进行通讯，此时需要对激励信号建立单独的传输信道，单独传输交流电流，而其它的信号端均可以传输数字信号，同时配置不同的数字信号的秘钥不同实现上述功能。

通过这样设置，首先，通过激励的方式对环境进行检测模拟，并读取检测信号以判断线圈105的工作参数是否正常，然后通过供电电流使从通讯配置模块104工作，这样一开当主通讯配置模块102发送匹配信号时，就可以对匹配信号进行运算屏控制匹配网络103的工作，而控制中心就可以根据反馈信息动态确定匹配信号的最优点，而完成后就可以关闭电源进入等待，实施例1-2所述方案下，就可以实现在不同情况下，对于线圈105完成实时配置的功能，且关键在于只通过一个复用电缆就可以实现实施例1-2所述功能，简单合理。检测信号传输时关闭电源供电。这样设置，可以减小电源的无功功耗以及热干扰现象的发生。

选频电路的设计可以根据需求进行更换，一、如果通信采用的都是数字量通讯，那么此时需要将选频电路设置为不同频带的滤波电路，完成数据处理。二、如果通讯均采用模拟量通讯，那么此时选频电路就可以设置成隔直电路，然后配置模数转化模块完成数据处理。三、还存在一种部分功能用模拟量进行通讯而部分功能用数字量进行通讯，那么此时只需要将各个参量进行分频选频即可，原理相同，在此不做赘述。而需要说明的是，上述实施例2-5参照的内容仅仅是单独一个功能的实现，而在真正应用中，使用者可以根据需求实现上述任意功能或者功能的组合，为本领域技术人员能够理解的方案，在此不做赘述。

而这种屏蔽功能的实现可以通过软件实现也可以通过硬件实现，硬件屏蔽较为常见，通过选通开关直接对该部分的硬件结构进行屏蔽，较为简单合理，软件屏蔽则通过算法实现，例如，该时刻下主通讯配置模块仍处于工作状态，并发送数据S1，那么该数据S1必然在读取检测时会叠加至参数信号上，所以获取检测时，需要屏蔽S1的数据，利用软件在叠加数据中提取检测信号，以实现软件屏蔽，所以利用这种方法就可以实现在满足匹配参数发送和接收功能的前提下，获取检测信号，同时将匹配和检测分时工作以避免该问题。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。