[发明专利]一种适用于运动状态下的电阻抗成像电极与系统

权利要求书

1.一种利用适用于运动状态下的电阻抗成像测试系统进行电阻抗成像的方法，其特征在于，适用于运动状态下的电阻抗成像测试系统包括测试电极模块、信号选通器、测试信号发生器、可编程控制器、测试信号采集器，以及信息处理器；其中测试电极模块通过测试数据线连接信号选通器，信号选通器通过激励总线连接测试信号发生器，通过控制总线连接可编程控制器，通过采集总线连接测试信号采集器，并且将总线信号分配到测试电极模块，测试信号采集器通过数据总线连接信息处理器，测试信号采集器包括压阻信号采集器和阻抗信号采集器，测试信号发生器包括压阻测试信号发生器和阻抗测试信号发生器；

所述的测试电极模块包括电极，导电体和数据测量线，所述电极采用柔性压阻材料制备；电极连接方式为：所述导电体、数据测量线与电极连接，数据测量线包括用于测试压阻变化信号的激励信号线Ya、激励信号线Xa，用于测试压阻变化信号的数据采集信号线Yb、数据采集信号线Xb，测试场域电阻并用于EIT成像的阻抗信息的测试激励信号线A，测试场域电阻并用于EIT成像的阻抗信息的测试采集信号线B，

各电极上的数据测量线均接入信号选通器，并由可编程控制器控制与测试信号发生器、测试信号采集器选通；其中信号选通器分为多路选通器Xa、多路选通器Xb、多路选通器Ya、多路选通器Yb、多路选通器A、多路选通器B六个模块，以上六个模块分别管理选通6个数据测量线的信号接通；其中多路选通器Xa、多路选通器Ya分别由可编程控制器的CtrXa指令信号、CtrYa指令信号控制，在测试周期的不同测试时间里选通各电极的激励信号线Xa，激励信号线Ya与测试信号发生器的压阻测试信号发生器或接地；其中，多路选通器Xb、多路选通器Yb分别由可编程控制器的CtrXb指令信号、CtrYb指令信号控制，在测试周期的不同测试时间里选通各电极的数据采集信号线Xb，数据采集信号线Yb与测试信号采集器的压阻信号采集器或接地；其中多路选通器A、多路选通器B分别受可编程控制器CtrA指令信号、可编程控制器CtrB指令信号控制，将各电极的测试激励信号线A与测试信号发生器的阻抗测试信号发生器选通；测试采集信号线B与测试信号采集器的阻抗信号采集器选通；

进行电阻抗成像方法的具体步骤如下：

(1)输入测试电极数，并确定测试周期，启动测量；

(2)电极测试：系统进入第1个电极监测周期，在该周期里，可编程控制器通过CtrXa、CtrYa控制多路选通器Xa、Ya选通第1测试电极的激励信号线Xa、Ya与压阻测试信号发生器，通过CtrXb、CtrYb控制多路选通器Xb、Yb选通第1测试电极的数据采集信号线Xb、Yb与压阻信号采集器，其他多路选通器的输入输出通道处于悬空状态；

(3)阻抗信息测量：系统进入第1个阻抗信息测量周期，在这个周期里，可编程控制器通过CtrXa、CtrYa、CtrXb、CtrYb控制多路选通器Xa、Ya、Xb、Yb选通第2测试电极的激励信号线Xa、Ya、第2测试电极的数据采集信号线Xb、Yb接地，通过CtrA控制多路选通器A选通第1测试电极的测试激励信号线A与阻抗测试信号发生器，通过CtrA控制多路选通器B选通第3测试电极的测试采集信号线B-第num测试电极的测试采集信号线B的任意两个电极组合与阻抗信号采集器接通，其余通道悬空；

(4)电极测试：系统进入第i个电极监测周期后，得到i除以N的余数为number，N为测量电极数num和平滑周期数k的乘积，在该周期里，可编程控制器通过CtrXa、CtrYa控制多路选通器Xa、Ya选通第number测试电极的激励信号线Xa、Ya与测试信号发生器的压阻测试信号发生器，通过CtrXb、CtrYb控制多路选通器Xb、Yb选通第number测试电极的数据采集信号线Xb、Yb与测试信号采集器的压阻信号采集器，其他多路选通器的输入输出通道处于悬空状态；

(5)阻抗信息测量：在系统进入第i个阻抗与EIT信息测量周期，得到i除以N的余数为number，在这个周期里，可编程控制器通过CtrXa、CtrYa、CtrXb、CtrYb控制多路选通器Xa、Ya、Xb、Yb选通第(number+1)测试电极的激励信号线Xa、Ya、第(number+1)测试电极的数据采集信号线Xb、Yb接地，通过CtrA控制多路选通器A选通第1测试电极的测试激励信号线A与阻抗测试信号发生器，通过CtrA控制多路选通器B选通除第number测试电极的测试采集信号线B与第(number +1)测试电极的测试采集信号线B的任意两个电极组合与阻抗信号采集器接通，其余通道悬空；

(6)判断测试周期数是否是N＝num*k的整数倍，如果是则将压阻信号与阻抗测量信号输入信息处理器，并将测试信号采集器的数据进行融合成像，如果否则进入下一个电极监测周期与阻抗信息测量周期；

(7)信息处理器中的状态分类器将采集到的压阻信号进行分类，调用对应位置的灵敏度矩阵，并与EIT测试信息矩阵形成显示成像结果的灵敏度矩阵，具体为：

信息处理器通过测试输入的压阻信号，然后，信息处理器中的状态分类器将采集到的上述压阻信号进行电极位置分类，并根据灵敏度矩阵的数据集得到灵敏度矩阵，通过测试输入的EIT测试信号获得EIT测试信息矩阵，通过灵敏度矩阵与EIT测试信息矩阵获得显示成像结果的灰度矩阵；

其中状态分类器对压阻信号进行的电极位置分类在上位机的仿真计算中，通过不同位置电极的压阻信号的主成分权重分析，并根据加权的多电极压阻信号与不同电极摆放位置压阻信号的聚类分析获得；

灵敏度矩阵的数据集是在上位机的仿真计算中，通过电极的不同位置的有限仿真计算获得。