連接；檢測(cè)終端用于發(fā)射和接收超寬帶檢測(cè)信號(hào)； 目標(biāo)檢測(cè)模塊用于檢測(cè)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)放大和對(duì)回波信號(hào)的處理；數(shù)據(jù)處理模塊用于實(shí)現(xiàn)整 個(gè)裝置的檢測(cè)參數(shù)設(shè)置與控制、寬頻檢測(cè)信號(hào)的產(chǎn)生、檢測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)通信及人機(jī)交 互；云計(jì)算模塊用于多目標(biāo)磁場(chǎng)反演、單點(diǎn)肺磁場(chǎng)拼接的快速實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)通信；寬頻推挽 式發(fā)射線圈整體形狀均為條形，兩個(gè)寬頻推挽式發(fā)射線圈正對(duì)著同時(shí)發(fā)射寬頻磁信號(hào)，并 同步旋轉(zhuǎn)遍歷整個(gè)檢測(cè)區(qū)域；兩個(gè)寬頻推挽式發(fā)射線圈各自和一組接收陣列組裝在一起構(gòu) 成檢測(cè)終端，接收陣列由多個(gè)靈敏度高的磁敏傳感器排列形成，對(duì)發(fā)射點(diǎn)周?chē)泥徲蜻M(jìn)行 接收。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種肺磁圖的檢測(cè)裝置，其特征是所述的有源磁屏蔽模塊包 括預(yù)處理單元和有源磁屏蔽罩；有源磁屏蔽罩由多層柔性PCB電路板構(gòu)成，每層柔性PCB 電路板上布有多個(gè)線圈組成平面陣列，并且陣列中每個(gè)線圈陣元的信號(hào)能單獨(dú)控制，通過(guò) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置調(diào)節(jié)有源磁屏蔽罩中每個(gè)柔性PCB電路板的曲度，從而調(diào)整有源磁 屏蔽罩上磁感應(yīng)線圈發(fā)射磁場(chǎng)的方向；同時(shí)調(diào)節(jié)有源磁屏蔽罩上每個(gè)線圈陣元發(fā)射的磁信 號(hào)，使得所述接收陣列處的磁噪聲最小，達(dá)到局部的、主動(dòng)消噪目的；在測(cè)試之前，預(yù)處理單 元負(fù)責(zé)利用磁敏元件對(duì)環(huán)境磁噪聲進(jìn)行感知和處理。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種肺磁圖的檢測(cè)裝置，其特征是所述目標(biāo)檢測(cè)模塊包括發(fā) 射單元、接收單元和頻率時(shí)鐘，其中發(fā)射單元根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)置參數(shù)對(duì)接收的寬頻 檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大和D/A轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)用于控制發(fā)射線圈中的電流；接收單元根據(jù) 選定的接收磁敏傳感器檢測(cè)磁場(chǎng)，對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大、A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)緩存；頻率時(shí)鐘用 于控制目標(biāo)檢測(cè)模塊中發(fā)射單元的脈沖產(chǎn)生、增益校準(zhǔn)、接收單元的信號(hào)接收以及時(shí)間采 樣的工作時(shí)序。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種肺磁圖的檢測(cè)裝置，其特征是所述數(shù)據(jù)處理模塊包括 寬頻信號(hào)發(fā)生單元、主控制器、檢測(cè)數(shù)據(jù)緩存單元、人機(jī)交互平臺(tái)、存儲(chǔ)單元和通信單元，其 中寬頻信號(hào)發(fā)生單元負(fù)責(zé)寬頻檢測(cè)信號(hào)的產(chǎn)生成與驅(qū)動(dòng)；主控制器采用嵌入式處理器，負(fù) 責(zé)整個(gè)檢測(cè)裝置的探測(cè)參數(shù)設(shè)置與控制、整個(gè)檢測(cè)裝置不同模塊之間的工作調(diào)度；檢測(cè)數(shù) 據(jù)緩存單元負(fù)責(zé)緩存目標(biāo)檢測(cè)模塊接收的磁信號(hào)數(shù)據(jù)；人機(jī)交互平臺(tái)負(fù)責(zé)檢測(cè)參數(shù)的設(shè)置 和肺磁場(chǎng)的圖形顯示；存儲(chǔ)單元負(fù)責(zé)檢測(cè)參數(shù)、檢測(cè)處理結(jié)果和分類(lèi)特征庫(kù)的存儲(chǔ)；通信 單元負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理模塊與云計(jì)算模塊之間數(shù)據(jù)和控制信息的傳遞，采用有線或無(wú)線通信模 式。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種肺磁圖的檢測(cè)裝置，其特征是所述云計(jì)算模塊包括多 目標(biāo)磁場(chǎng)反演單元、肺磁場(chǎng)拼接單元和通信單元；其中多目標(biāo)磁場(chǎng)反演單元根據(jù)磁敏傳感 器接收的磁信號(hào)，采取頻率估計(jì)算法和幾何學(xué)原理進(jìn)行多目標(biāo)磁場(chǎng)反演；肺磁圖拼接單元 負(fù)責(zé)對(duì)單點(diǎn)肺磁場(chǎng)的辨識(shí)結(jié)果進(jìn)行拼接，得到一個(gè)描述不同位置肺磁場(chǎng)的分布特性；通信 單元負(fù)責(zé)云計(jì)算模塊和數(shù)據(jù)處理模塊之間數(shù)據(jù)和控制信息的傳遞，采用有線或無(wú)線通信模 式。6. 利用權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置的肺磁圖檢測(cè)方法，其特征在于采用有源局部磁屏 蔽罩抵消檢測(cè)點(diǎn)處的外部磁噪聲，用寬頻交變信號(hào)控制發(fā)射線圈中的電流，通過(guò)發(fā)射線圈 在人體胸部前后主動(dòng)施加交變磁場(chǎng)，在金屬粉塵中產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，通過(guò)陣列信號(hào)接收、多 目標(biāo)磁場(chǎng)反演和拼接得到肺磁場(chǎng)的分布圖，實(shí)現(xiàn)肺磁圖檢測(cè)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的肺磁圖檢測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟： 步驟1 :檢測(cè)裝置的參數(shù)配置；設(shè)置的參數(shù)包括發(fā)射線圈參數(shù)、寬頻檢測(cè)信號(hào)參數(shù)、有 源屏蔽信號(hào)參數(shù)、磁場(chǎng)反演單元參數(shù)、通信單元參數(shù)和檢測(cè)結(jié)果顯示參數(shù)； 步驟2 :裝置設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)；該步驟所檢測(cè)的狀態(tài)包括：發(fā)射線圈的連接狀態(tài)，檢測(cè)終 端與數(shù)據(jù)處理模塊的連接狀態(tài)，接收陣列的連接狀態(tài)，有源屏蔽模塊與數(shù)據(jù)處理模塊的連 接狀態(tài)，數(shù)據(jù)處理模塊與人機(jī)交互模塊的連接狀態(tài)，通信單元的連接與在線狀態(tài)，檢測(cè)裝置 電源容量狀態(tài)； 步驟3 :磁噪聲的屏蔽；在無(wú)檢測(cè)目標(biāo)的狀態(tài)下，啟動(dòng)有源磁屏蔽模塊，根據(jù)磁敏元件 接收到的磁噪聲，不斷調(diào)整有源磁屏蔽模塊中發(fā)射磁屏蔽信號(hào)的參數(shù)，通過(guò)有源磁屏蔽罩 中的步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化調(diào)整屏蔽層的曲度，使得被測(cè)區(qū)域內(nèi)的磁噪聲達(dá)到最小狀態(tài)； 步驟4 :檢測(cè)前的增益校準(zhǔn)；其中增益校準(zhǔn)方式包括兩種：手動(dòng)增益與自動(dòng)增益；手動(dòng) 增益校準(zhǔn)方式由檢測(cè)人員根據(jù)檢測(cè)對(duì)象介質(zhì)的特性設(shè)置增益參數(shù)；自動(dòng)增益校準(zhǔn)方式則是 在從檢測(cè)對(duì)象獲得樣本圖像后，由數(shù)據(jù)處理模塊自動(dòng)估算檢測(cè)對(duì)象介質(zhì)的增益參數(shù)； 步驟5 :寬頻檢測(cè)信號(hào)的產(chǎn)生；數(shù)據(jù)處理模塊的寬頻信號(hào)發(fā)生單元根據(jù)步驟1所設(shè)置的 寬頻檢測(cè)信號(hào)參數(shù)產(chǎn)生寬頻檢測(cè)信號(hào)； 步驟6 :通過(guò)旋轉(zhuǎn)而調(diào)整發(fā)射線圈的位置，進(jìn)行肺磁場(chǎng)的磁量，該步驟反復(fù)進(jìn)行，直至 獲得肺部各點(diǎn)磁場(chǎng)； 步驟7 :根據(jù)單點(diǎn)肺磁場(chǎng)的反演結(jié)果進(jìn)行拼接和融合，得到一個(gè)描述肺部各點(diǎn)磁場(chǎng)的 肺磁場(chǎng)分布特性； 步驟8 :根據(jù)肺磁場(chǎng)分布特性及其頻率特性進(jìn)行三維成像，將成像結(jié)果在人機(jī)交互平 臺(tái)中顯示出來(lái)；對(duì)目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分類(lèi)處理并在人機(jī)交互平臺(tái)中顯示。8. 據(jù)權(quán)利要求6所述的肺磁圖檢測(cè)方法，其特征在于步驟6具體步驟包括： 步驟6. 1 :磁波信號(hào)發(fā)射；目標(biāo)檢測(cè)模塊負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)處理模塊產(chǎn)生的寬頻檢測(cè)信號(hào)， 這個(gè)接收信號(hào)在發(fā)射單元中進(jìn)行放大和D/A轉(zhuǎn)換，然后控制發(fā)射線圈的電流； 步驟6. 2 :磁波信號(hào)接收；磁波接收信號(hào)在磁敏傳感器中被拾取，并經(jīng)過(guò)放大和A/D轉(zhuǎn) 換后保存在檢測(cè)數(shù)據(jù)緩存單元； 步驟6.3 :對(duì)調(diào)兩個(gè)發(fā)射線圈中直流偏置的極性，使兩個(gè)線圈產(chǎn)生的恒定磁場(chǎng)極性對(duì) 調(diào)； 步驟6. 4 :重復(fù)步驟6. 1和步驟6. 2 ;對(duì)調(diào)前后兩組數(shù)據(jù)疊加，可除去直達(dá)磁場(chǎng)的影響， 疊加后的檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算模塊，在磁場(chǎng)反演單元進(jìn)行磁場(chǎng)反演，具體步驟包括： 步驟6. 4. 1 :數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括去噪聲處理及頻域變換、頻域?yàn)V波； 步驟6. 4. 2 :對(duì)各點(diǎn)肺磁場(chǎng)進(jìn)行反演，采用陣列信號(hào)處理方法，經(jīng)過(guò)反演能獲得金屬粉 塵的位置、磁場(chǎng)強(qiáng)度及頻率特征。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種肺磁圖的檢測(cè)方法與裝置。檢測(cè)裝置包括寬頻推挽式發(fā)射線圈對(duì)和高靈敏度接收陣列組成的檢測(cè)終端,以及目標(biāo)檢測(cè)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、有源磁屏蔽模塊和云計(jì)算模塊，其中檢測(cè)終端與目標(biāo)檢測(cè)模塊相連接，目標(biāo)檢測(cè)模塊、有源磁屏蔽模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊相連接，數(shù)據(jù)處理模塊與云計(jì)算模塊相連接。本發(fā)明檢測(cè)方法采用有源磁屏蔽罩抵消檢測(cè)點(diǎn)處的外部磁噪聲，用寬頻交變信號(hào)控制發(fā)射線圈中的電流，通過(guò)線圈在人體胸部前后主動(dòng)施加交變磁場(chǎng)。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，通電線圈主動(dòng)發(fā)射的交變磁場(chǎng)在金屬粉塵中產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，通過(guò)陣列信號(hào)接收、多目標(biāo)磁場(chǎng)反演和拼接得到肺磁場(chǎng)的分布圖，實(shí)現(xiàn)快速、高效和高精度的肺磁圖檢測(cè)。
【IPC分類(lèi)】A61B5/08, A61B5/05
【公開(kāi)號(hào)】CN105380645
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510704942
【發(fā)明人】韋崗, 劉嬌蛟, 李 杰, 馬碧云, 曹燕, 楊萃, 王一歌, 趙明劍
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年10月26日