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题名开端同轴探头法测量组织介电特性的感应范围
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作者
刘永泓
黄云
辛学刚
余学飞
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机构
南方医科大学生物医学工程学院
华南理工大学医学院
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出处
《南方医科大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第7期1036-1043,共8页
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基金
国家重点研发计划项目(2016YFC0100801)
广州市科技计划项目(201704020091)。
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文摘
目的研究开端同轴探头法测量介电特性参数的感应范围。方法利用介电特性参数分层模型结合微距测量装置的方式建立开端同轴探头法感应范围的测量模型,以感应深度表示垂直方向感应范围,以感应直径表示水平方向感应范围。利用介电特性参数存在差异的多种材料(特氟龙、去离子水、乙醇、梯度浓度氯化钠溶液),设置了介电特性差异化分层模型。为标定不同输出功率下介电特性测量系统的误差范围,我们测定了不同输出功率环境下的合成不确定度(TCU),确定测量实验最佳可变功率范围。感应范围测量实验中,根据可能对感应范围造成影响的测量参数设置对照组,包括功率(-10、-5、0、3、6、9 dBm)、频率(1~500 MHz)、特氟龙与去离子水、乙醇形成介电常数[ε]差异高低对比组、特氟龙与不同浓度氯化钠溶液形成电导率[σ]差异高低对比组,上述分组均被设置在感应深度与感应直径测量实验中。结果合成不确定度测量结果表明测量功率大于-10 dBm(0.10 mW)可以得到相对准确的测量结果(TCU<2%)。感应深度测量结果表明感应深度与功率正相关(P<0.05)随着测量功率上升感应深度在去离子水与乙醇溶液中逐渐增大,差异达到70μm;感应深度与被测物电导率负相关(P<0.05),随着氯化钠溶液浓度的上升,对应感应深度逐渐下降,差异达到270μm;高介电常数的去离子水测量组感应深度在不同测量参数环境下均大于低介电常数的乙醇测量组。测量参数变化对感应直径影响不显著,不同测量参数环境下感应直径稳定在固定范围内(1.0~1.8 mm),介于在探头内导体直径与绝缘层直径之间,小于探头直径。结论开端同轴探头法测量介电特性感应范围受测量参数与被测物介电特性参数共同影响,其中感应深度受影响较大。
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关键词
开端同轴探头法
组织介电特性
感应范围
微波成像
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Keywords
open-ended coaxial probe technique
dielectric properties of biological tissue
sensing volume
microwave imaging
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分类号
R318
[医药卫生—生物医学工程]
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