CN108209914A - 对低功率生物阻抗测量设备的补偿和校准 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及对低功率生物阻抗测量设备的补偿和校准。例如，提供了一种用于对生物阻抗测量设备进行补偿和校准的方法和装置。在该方法和装置中，存储器存储多个补偿参数，并且第一检测通道接收第一检测信号、使用该多个补偿参数中的第一补偿参数来补偿该第一检测信号。在该方法和装置中，第二检测通道接收第二检测信号和第三检测信号，并使用该多个补偿参数中的第二和第三补偿参数以及该经补偿的第一检测信号来补偿该第二和第三信号。该阻抗测量设备基于该经补偿的第一、第二和第三检测信号生成代表第一阻抗测量结果的第一输出信号以及代表第二阻抗测量结果的第二输出信号。

Description

对低功率生物阻抗测量设备的补偿和校准
技术领域
本申请涉及生物阻抗测量设备，该生物阻抗测量设备被校准以补偿阻抗测量结果的不准确性。
背景技术
生物阻抗测量具有广泛的应用。生物阻抗可以用来确定生物体的组成成分。生物阻抗还可以用来确定生物体的心输出量及其呼吸率。准确的生物阻抗测量有助于准确地表征生物体的状况。然而，常规生物阻抗测量设备引入导致不准确的生物阻抗测量结果的误差。
可穿戴和便携式设备具有低功耗要求，比如美国专利号8,909,333和9,307,924以及美国专利申请公开号2013/0006136和2015/0051505中所描述的架构。然而，当工作频率提高时，这些解决方***度降级。因此，对于多频(或高单频)设备，需要新颖的架构解决方案来使具有低功耗的高准确度成为可能。期望补偿在生物阻抗测量设备所进行的生物阻抗测量中所引入的误差和不准确性。
发明内容
在实施例中，一种阻抗测量设备包括：存储器，该存储器被配置成用于存储多个补偿参数；以及第一检测通道，该第一检测通道被配置成用于接收第一检测信号，并使用该多个补偿参数中的第一补偿参数来补偿该第一检测信号。该阻抗测量设备还包括：第二检测通道，该第二检测通道被配置成用于：接收第二检测信号和第三检测信号，并使用该多个补偿参数中的第二和第三补偿参数以及该经补偿的第一检测信号来补偿该第二和第三信号。该阻抗测量设备基于该经补偿的第一、第二和第三检测信号生成代表第一阻抗测量结果的第一输出信号以及代表第二阻抗测量结果的第二输出信号。
在实施例中，该第一和第二检测通道被配置成用于补偿被引入触发信号中的相对时间量化误差，该触发信号用于对该第一检测信号以及该第二和第三检测信号进行采样。在实施例中，使用该第一补偿参数来补偿该第一检测信号包括：依据该第一补偿参数来缩放该第一检测信号的幅值并调整其相位。在实施例中，该第一补偿参数是复数值。在实施例中，生成该第一输出信号包括：对该经补偿的第一检测信号进行解调以产生第一经解调的信号；对该第一经解调的信号进行滤波；以及对该经滤波的第一经解调的信号进行补偿以产生该第一输出信号。
在实施例中，使用该第二和该第三补偿参数来补偿该第二和该第三检测信号包括：确定该第二与该第三检测信号之间的差异；依据该第二补偿参数来补偿该第二与该第三检测信号之间的差异；基于该第二与该第三检测信号之间的该经补偿的差异以及该经补偿的第一检测信号来确定共模电压；依据该第三补偿参数来补偿该共模电压；以及依据该经缩放的共模电压来减小该第二与该第三检测信号之间的该经缩放的差异。
在实施例中，生成该第二输出信号包括：对该第二和第三检测信号进行解调；放大该第二与该第三检测信号之间的该差异以产生经放大的信号；对该经放大的信号进行滤波；以及对该经滤波的经放大的信号进行补偿以产生该第二输出信号。在实施例中，该第一检测通道包括第一解调器，并且该第一补偿参数补偿该第一解调器的增益以及该第一解调器的绝对时间量化误差。
在实施例中，该第二检测通道包括第二解调器、第三解调器和放大器，并且该第二补偿参数补偿该第二解调器或该第三解调器的增益以及该第二解调器或该第三解调器的绝对时间量化误差以及该放大器的增益。在实施例中，该第二检测通道被配置成用于使用该第三补偿参数来补偿该第二解调器和该第三解调器的共模抑制比。
在实施例中，一种用于对阻抗测量设备进行校准的方法包括：将该阻抗测量设备的多个探针的接触阻抗设定为第一阻抗值并将该多个探针中的两个探针之间的阻抗设定为零阻抗值。在实施例中，该方法包括：确定该阻抗测量设备的第一检测通道的输入端处的第一检测信号和该第一检测通道的输出端处的第一输出信号。在实施例中，该方法包括：基于该第一检测信号和该第一输出信号确定第一补偿参数。在实施例中，该方法包括：检测该阻抗测量设备的第二检测通道的对应的第一和第二输入端处的第二和第三检测信号以及该第二检测通道的输出端处的第二输出信号。
在实施例中，该方法包括：在该第一和第二检测通道中，补偿被引入触发信号中的相对时间量化误差，该触发信号用于对该第一、第二和第三检测信号进行采样。在实施例中，该方法包括：将该阻抗测量设备的多个探针的接触阻抗设定为零阻抗值并将该多个探针中的两个探针之间的阻抗设定为第二阻抗值。在实施例中，该方法包括：确定该第二检测通道的该对应的第一和第二输入端处的第四和第五检测信号以及该第二检测通道的该输出端处的第三输出信号。在实施例中，该方法包括：基于该第二、第三、第四和第五检测信号以及该第二和第三输出信号确定第二和第三补偿参数。在实施例中，该方法包括：使得该第一、第二和第三补偿参数被存储该阻抗测量设备中，用于对该阻抗测量设备要进行的阻抗测量进行补偿。
在实施例中，该方法包括：接收第一检测信号；使用该多个补偿参数中的第一补偿参数来补偿该第一检测信号；接收第二检测信号和第三检测信号；使用该多个补偿参数中的第二和第三补偿参数以及该经补偿的第一检测信号来补偿该第二和第三检测信号；以及基于该经补偿的第一、第二和第三检测信号生成代表第一阻抗测量结果的第一输出信号以及代表第二阻抗测量结果的第二输出信号。
附图说明
图1示出了与生物体接触的生物阻抗测量设备。
图2示出了测量设备的框图。
图3示出了模拟测量设备的第一和第二检测通道的输入端处的电容的电路的示意图。
图4A和图4B示出了用于确定测量设备的补偿参数的方法的框图。
图5示出了用于测量阻抗的方法的框图。
图6示出了累加器所生成的波形的示例。
图7示出了与测量设备耦合的校准设备。
具体实施方式
图1示出了与生物体102接触的生物阻抗测量设备100。生物阻抗测量设备100(下文被称为测量设备100)包括多个电极104a至104d(在此统称为电极104)、电流发生器106和电压检测器108。电流发生器106与该多个电极104中的第一电极104a和第二电极104b耦合。电压检测器108与该多个电极104中的第三电极104c和第四电极104d耦合。
该多个电极104与生物体102进行接触。例如，每个电极104可以被定位成与生物体102的皮肤或组织接触。测量设备100可以是对对象的阻抗(也称为生物阻抗或生物电阻抗)进行测量的任何设备。阻抗是对象对电流的反作用的度量。生物体102的阻抗可以指示生物体102的组成成分。例如，生物体102是阻抗可以用来确定生物体内的水或液体量、去脂体重、或体脂。
电流发生器106在第一与第二电极104a、104b之间供应电流。电压检测器108测量第三与第四电极104c、104d两端的阻抗。测量阻抗可以基于在第三和第四电极104c、104d处检测到的电压。如在此所述的，测量设备100还可以测量第一和第二电极104a、104b处的阻抗并且利用测量结果来改善阻抗检测。
测量设备100可以是可穿戴设备。例如，除了其他的以外，测量设备100可以是手表、活动追踪器、臂带、胸带或眼罩的一部分。测量设备100可以用来例如向用户提供生物度量。除了其他的以外，该生物度量可以包括身体组成成分或液体含量。
图2示出了测量设备100的框图。测量设备100包括该多个电极104、电流发生器106、电压检测器108、控制器110和计时器112。电压检测器108包括第一检测通道114和第二检测通道116。第一检测通道114包括第一解调器118、第一滤波器120和第一模数转换器(ADC)122。第二检测通道116包括第二解调器124、第三解调器126、以及放大器128、第二滤波器130和第二ADC 132。第一和第二滤波器120、130可以是低通滤波器。电流发生器包括波形发生器134和电压-电流转换器136。测量设备100还包括存储器137。要注意的是，在实施例中，第一ADC 122和第二ADC 132可以被集成到控制器110中。而且，控制器110可以执行第一ADC 122和第二ADC 132的功能。
测量设备100减小功耗。具体地，通道116、114中在放大之前使用解调器使能够使用对更窄带宽放大器。因而减小了功耗和设备成本两者。而且，检测通道114可以使用电压-电流转换器136的电压输出来测量身体的阻抗(Z0)加电极-皮肤接触阻抗。
控制器110设定用于运行波形发生器134和解调器118、124、126的频率。控制器110输出指示该频率的配置信号。波形发生器134接收该配置信号并生成具有该频率的波形。除了别的以外，该波形可以例如是正弦波形。波形发生器134将该波形输出至电压-电流转换器136。
波形发生器134向计时器112输出同步信号。计时器112从波形发生器134接收同步信号并且还从控制器110接收配置信号。计时器112向解调器118、124、126输出触发信号113。解调器118、124、126基于触发信号对检测到的电压进行同步采样，从而生成与阻抗的实部和虚部成比例的电压信号。
电压-电流转换器136从波形发生器134接收波形。电压-电流转换器136将波形从电压信号转换成电流信号。电压-电流转换器136在第一电极104a上输出电流信号。第二电极104b可以连接至接地。电流在第一与第二电极104a、104b之间被供应给生物体102。
第一检测通道114具有耦合至第一电极104a的输入。该输入可以是电压-电流转换器136所生成的电压信号。该电压信号可以与电极104a、104b之间的电压降成比例。输入信号在美国专利号8,909,333中有所描述。第二检测通道116具有耦合至第三电极104c的第一输入端以及耦合至第四电极104d的第二输入端。第一检测通道114对从第一电极104a接收到的输入作用并产生第一经滤波的信号148(VINJ.3)。第二检测通道116对在第三和第四电极104c、104d处接收到的输入作用。第二检测通道116产生第二经滤波的信号160(V0，4)。第一经滤波的信号148和第二经滤波的信号160然后被用来确定如在此所述的接触阻抗(ZE)(表示为接触阻抗140)的测量结果以及生物体102的生物阻抗(Z0)(表示为生物阻抗142)的测量结果。接触阻抗140是在电极104之一与生物体102之间所得的阻抗。
具体地，第一解调器118接收从第一电极104a输出的第一检测信号144。第一解调器118基于触发信号113对第一检测信号114进行解调并输出第一经解调的信号146。第一经解调的信号146被提供给第一滤波器120。第一滤波器120接收第一经解调的信号146并对经解调的信号146进行滤波。第一滤波器120可以对第一经解调的信号146进行低通滤波。第一滤波器120输出第一经滤波的信号148。第一经滤波的信号148可以被第一模数转换器122从模拟格式转换成数字格式。
在第二检测通道116中，第二解调器124接收从第三电极104c输出的第二检测信号150。第三解调器126接收从第四电极104d输出的第三检测信号152。第二解调器124基于触发信号113的定时对第二检测信号150进行解调。第二解调器124输出第二经解调的信号154。第三解调器126基于触发信号113的定时对第三检测信号152进行解调。第三解调器126输出第三经解调的信号156。
放大器128接收第二和第三经解调的信号154、156。放大器128比较第二和第三经解调的信号154、156。放大器128基于第三经解调的信号156与第二经解调的信号154之间的差异输出经放大的信号158。第二滤波器130接收经放大的信号158。第二滤波器130对经放大的信号158进行滤波以产生第二经滤波的信号160。第二滤波器130可以是低通滤波器并且可以从经放大的信号158去除比阈值频率更高的频率分量。第二经滤波的信号160可以被第二模数转换器132从模拟格式转换成数字格式。
第一经滤波的信号148和第二经滤波的信号160然后可以用来确定如在此所述的检测到的接触阻抗140和检测到的生物阻抗142。
存储器137被配置成用于存储补偿参数。这些补偿参数用来补偿第一和第二ADC122、132的输出信号。
测量设备100测量生物阻抗142的准确度受若干因素影响。这些因素包括到解调器的输入寄生阻抗(例如，寄生电容)以及解调器118、124、126的增益准确度。这些因素还包括第二和第三解调器124、126的共模抑制比。影响生物阻抗142测量的准确度的因素包括触发信号113的时钟粒度以及与电路的许多块相关联的延迟，例如解调器118、154、158，电压-电流转换器136等的触发信号113。进一步，波形发生器134的准确度还影响测量生物阻抗142的准确度。当功耗减小时，这些误差源变得尤其重要。低功耗要求使用有限的时钟速度并且使用具有尽可能窄带宽的部件。因此，将期望有限性能、相似的已减小的CMRR、不可忽略的寄生性、较低时钟粒度，尤其是对***的高工作频率。
如在此所述，测量设备100被校准以补偿在生物阻抗测量结果中引入不准确性的因素。在测量设备被校准之后，生物阻抗测量结果的准确性被提高。测量设备100可以在制造过程中或之后被校准。测量设备100可以被配置成用于补偿不准确性源。当使用测量设备100时，由于对不准确性源的校准和补偿，生物阻抗测量结果的准确性被提高。
可以通过应用已知接触阻抗140和已知生物阻抗142来校准测量设备100。例如，可以使用测量设备来测量已知阻抗140、142。之后，可以获得多个补偿参数。测量设备100然后可以被配置成用于补偿所测量的该多个补偿参数。可以在制造测量设备100的过程中或之后进行校准。可以在测量设备100被例如用户使用的同时执行参数补偿。
图3示出了模拟测量设备100的第一和第二检测通道114、116的输入端处的电容的电路的示意图。第一检测通道114接收已注入电压(VINJ，1)。第二检测通道116接收第一电压(VP1)和第二电压(VP2)。已注入电压是电压注入节点202的电压。第一和第二电压分别是第一节点204和第二节点206的电压。
电压源208具有耦合至电压注入节点202的阴极以及耦合至接地节点210的阳极。第一阻抗(例如，电容212(表示为C1))可以出于安全的原因串联耦合至接触阻抗140，从而防止DC电流在身体内流动。第一电容212和接触阻抗140一起耦合在电压注入节点202与第一节点204之间。
第二阻抗(例如，第二寄生电容214(表示为Cs1))耦合在第一节点204与接地节点210之间。生物阻抗142耦合在第一节点204与第二节点206之间。第三阻抗(例如，第三寄生电容216(表示为Cs2))耦合在第二节点206与接地节点210之间。可以例如通过部件、仿真或测量结果的数据表来确定Cs1和Cs2的值。另一接触阻抗140耦合在第二节点206与接地节点210之间。提供已注入电流(IINJ)的电流源218具有耦合至接触阻抗140的阳极以及耦合至虚拟接地节点211的阴极。虚拟接地节点211可以是被保持与接地节点一样电压的节点，但电流无法流入虚拟接地节点211。
电流源218所生成的电流部分地被电容212、214、216吸收。由于电容212、214、216，第一检测通道114所接收的注入电压(VINJ，1)以及第二检测通道116所接收的第一电压(VP1)和第二电压(VP2)改变。
注入电压是生物阻抗142，接触阻抗140，第一、第二和第三电容212、214、216以及注入电流的函数。因此，注入电压可以被表示为：
VINJ，1＝f1(z0，zE，Cs1，Cs2，C1，IINJ)。 等式(1)
类似地，该第一电压和该第二电压是生物阻抗142，接触阻抗140，第一、第二和第三电容212、214、216以及注入电流的函数。另外，该第一电压与该第二电压之间的差异是这些量的函数并且可以被表示为：
Vd，1＝VP1-VP2＝f2(Z0，ZE，Cs1，Cs2，C1，IINJ)。 等式(2)
作为第一和第二电压的平均数的共模电压可以被表示为：
生物阻抗142是注入电压208，第一电压204与第二电压206之间的差异，第一、第二和第三电容212、214、216以及注入电流的函数：
Z0＝f4(Vd，1，VINJ，1，Cs1，Cs2，C7，IINJ)。 等式(4a)
接触阻抗140是注入电压208，第一电压204与第二电压206之间的差异，第一、第二和第三电容212、214、216以及注入电流的函数：
ZE＝f5(Vd，1，VINJ，1，Cs1，Cs2，C7，IINJ)。 等式(4b)
类似地，共模电压同样可以被表示为注入电压208，第一电压204与第二电压206之间的差异，第一、第二和第三电容212、214、216以及注入电流的函数：
VCM＝f6(Vd，1，VINJ，1，Cs1，Cs2，C7，IINJ)。 等式(4c)
本领域任何技术人员都可以从对图3中电路的分析中计算表达f1、f2、f3、f4、f5和f6。
返回参照图2，第一解调器118接收的第一检测信号144(表示为VINJ，1)与注入电压相同。第一解调器所输出的第一经解调的信号146可以被表示为：
其中，GD，I代表第一解调器118的增益，TD，I代表第一时间延迟，并且j代表单位虚数。
第一经滤波的信号148还可以被表示为：
其中，AE是与第一检测通道114相关联的补偿参数。要注意的是，在滤波器120的通带中，VINJ，3＝VINJ，2为真。
在第二检测通道116中，第二检测信号150与第三检测信号152之间的差异由等式(2)给出。如在此所述，第二和第三解调器124、126分别解调第二和第三检测信号150、152并输出第二和第三经解调的信号154、156。第二和第三经解调的信号154、156之间的差异在此表示为Vd，2并且可以被表示为：
其中，GD，0代表第二和第三解调器124、126的增益，CMRRFD是第二和第三解调器124、126的共模抑制比，VCM是参照等式(3)描述的共模电压，并且TD，0是第二时间延迟。
放大器128所输出的经放大的信号158可以被表示为：
其中，GA是放大器158的增益。
第二滤波器130所输出的第二经滤波的信号160(V0，4)可以被假定为与经放大的信号158一样。即，V0，4可以被设定为V0，3。第二经滤波的信号160可以被表示为：
等式(8)的第二部分可以被定义为第二检测通道116的第一补偿参数。第一补偿参数可以被定义为：
共模抑制比(CMRRFD)可以被定义为第二检测通道116的第二补偿参数。因而，第二滤波器130所输出的第二经滤波的信号可以被表示为
图4A和图4B示出了用于确定测量设备100的补偿参数的方法400的框图。该方法400可以由与测量设备100连接的校准设备执行。在步骤402，校准设备将接触阻抗140设定为零Ω并且将生物阻抗设定为固定阻抗。在步骤404，校准设备将注入电流的输入频率设定在一频率值处。在步骤406，校准设备确定第二经滤波的信号160(表示为)。在第二滤波器130的输出端提供第二经滤波的信号160。为了确定第二经滤波的信号，校准设备可以连接至第二滤波器130的输出端。
在步骤408，校准设备例如使用等式(2)确定第二检测信号150与第三检测信号152之间的第一差异。该第一差异在此表示为校准设备使用等式(2)计算第二检测信号150和第三检测信号152(及其差异)。这是因为电容和电流是已知的，同时Z0和ZE用于校准。
校准设备然后在步骤410确定第一共模电压(在此表示为)。校准设备可以例如使用等式(3)确定第一共模电压。
方法400前进至步骤412。在步骤412，校准设备将生物阻抗142设定为零Ω并且将电极104的接触阻抗140设定为固定阻抗。在步骤414，校准设备将注入电流的输入频率设定在一频率值处。在步骤416，校准设备确定在零Ω生物阻抗和固定接触阻抗140下检测到的第二经滤波的信号160。第二经滤波的信号160在此表示为在步骤418，校准设备确定在零Ω生物阻抗和固定接触阻抗140下检测到的第二检测信号150和第三检测信号152之间的第二差异。第二检测信号150与第三检测信号152之间的第二差异在此表示为校准设备然后在步骤420确定第二共模电压(表示为)。。
在步骤422，校准设备使用第二经滤波的信号160在零接触阻抗和固定生物阻抗下确定的第一差异信号和第一共模电压以及第二经滤波的信号160在固定接触阻抗140和零生物阻抗142下确定的第二差异信号以及第二共模电压用于确定第二检测通道的第一和第二补偿参数(A0和CMRRFD)。为了确定第一和第二补偿参数，校准设备使用等式(10)。具体地，当接触阻抗是零且生物阻抗被固定为一阻抗值时，等式(10)可以被表示为：
当接触阻抗140被设定为一阻抗值且生物阻抗为零时，等式(10)可以被表示为：
具有两个未知量，等式(11)和(12)可以一起被求解从而获得第一和第二补偿参数。
在步骤414设定注入频率之后，校准设备确定第一检测通道的补偿参数。在步骤424，校准设备例如使用等式(1)确定第一检测信号144(在此表示为)。在步骤426，校准设备确定第一滤波器120所输出的并且在此表示为的第一经滤波的信号148。在步骤428，校准设备基于第一检测信号144和第一经滤波的信号148确定第一检测通道的补偿参数(AE)。校准设备可以使用等式(5)确定补偿参数(AE)。具体地，第一检测通道的补偿参数可以被确定为：
校准设备在步骤430使得第一检测通道的补偿参数以及第二检测通道的第一和第二补偿参数被存储在测量设备100中。可以针对不同频率重复这个过程。测量设备100利用如在此所述的补偿参数来改善所获得的生物阻抗和接触阻抗测量结果。
图5示出了用于测量阻抗的方法500的框图。该方法500可以由测量设备100执行。在步骤502，测量设备100开始阻抗测量。为了进行阻抗测量，测量设备100可以如在此参照图1所描述的、或通过这4个电极的不同部署与生物体102连接。
在步骤504，测量设备100确定第二与第三检测信号150、152之间的差异。第二与第三检测信号150、152之间的差异在此表示为在步骤506，测量设备100确定第一检测信号148(在此表示为)。
在步骤508，测量设备100使用第一检测通道的补偿参数来补偿第一检测信号。为了补偿第一检测信号，测量设备100可以借助第一检测通道的补偿参数将第一检测信号缩放为：
在步骤510，测量设备100使用第二检测通道的第一补偿参数来补偿第二与第三检测信号之间的差异。测量设备100可以通过借助第二检测通道的第一补偿参数对该差异进行缩放来补偿第二与第三检测信号之间的差异：
在步骤512，测量设备100确定共模电压。共模电压(表示为)可以从假定的等式(4c)获得。在步骤514，测量设备100使用共模电压以及第二检测通道的第二补偿参数来补偿第二与第三检测信号之间的差异。在步骤514进行的补偿对在步骤510进行的经补偿的差异起作用。在实施例中，通过步骤512和514的迭代可以提高在步骤512确定共模电压的准确度。
补偿第二与第三检测信号之间的差异包括从第二与第三检测信号之间的差异除去共模抑制的贡献。第二与第三检测信号之间的差异可以被表示为：
测量设备100在步骤516至少部分地基于第二与第三检测信号之间的经补偿的差异以及经补偿的第一检测信号来确定生物阻抗。这可以使用等式(4a)来完成。测量设备100在步骤518至少部分地基于第二与第三检测信号之间的经补偿的差异以及经补偿的第一检测信号来确定接触阻抗。这可以使用等式(4b)来完成。
在实施例中，波形发生器134可以是累加器寄存器并且可以每个时钟周期被增量固定值。当增量之和超过寄存器中可以存储的最大值时，增量之和回绕(例如，由于模除运算)。
图6示出了累加器所生成的波形的示例。累加器针对正弦波峰和波谷生成锯齿状包络，该锯齿状包络实际上是正弦波与锯齿之和。在包络“齿”之后，累加器输出会与前一循环不同。线602示出了累加器输出的一阶包络，并且线604示出了累加器输出的二阶包络。
触发信号113可以遵循该一阶包络、该二阶包络或另一阶数的包络。如果触发信号113中所有产生的包络的频率足够大以在采集信号带宽之外并且被采集级过滤，则改变累加器的输出的效果被最小化。这可以在框404、414(图4A和图4B)和502(图5)中设定频率之前被考虑。
已注入电流的频率可以显著地小于触发信号113的时钟频率。如果已注入电流频率不显著小于触发信号113的时钟频率，则解调器118、124、126的采样和保持触发时间量化可能不是可忽略不计的。因此，检测信号114、150、152可能不被对应的解调器118、124、126以精确的相位(例如，对于相位正交解调0°和90°)采样。影响采样触发的所产生的绝对时间量化误差在此被模拟为延迟(被考虑到TD，I和TD，0中)。通过AE和A0补偿这些绝对时间量化误差。
进一步，在触发信号的连续触发之间会引入另一误差(相对误差)(例如，0°触发与90°触发之间的时间差)。在几何上，该相对误差可以被模拟为两个非正交轴上的投影(理想相位正交解调是正弦波在两个正交轴上的投影)。在每个检测信号148和160中可以补偿离正交的偏离角度。在框406、416和426(图4A和图4B)以及504和506(图5)中，可以在ADC转换之后立即执行所述补偿。
在低功率应用中，使用慢时钟频率，并且粒度可以较差。进一步，与导致延迟并且在上述公式中被考虑的绝对时间量化误差相反，相对误差参数可以不是延迟或增益误差。在ADC转换之后，可以在操作过程中(例如在校准过程中)补偿相对误差参数。
图7示出了与测量设备100耦合的校准设备101。校准设备101用于确定如在此所述的补偿参数。校准设备101连接至ADC 122、132的输出端并从ADC 122、132接收经转换的信号。校准设备101与控制器110耦合，由此校准设备101可以指导控制器110对注入电流进行频率扫描。校准设备101与存储器137耦合。
校准设备101可以检测分别由ADC 122、132输出的经转换经滤波的信号148、160。校准设备101可以使用检测到的信号来确定如在此所述的补偿参数。
校准设备101可以将补偿参数存储在测量设备100的存储器137中。在使用过程中，测量设备100可以使用存储器137中所存储的补偿参数来补偿如在此所述的阻抗测量结果中的误差源。
在实施例中，第一检测通道114可以被复制。检测通道复制物可以被配置成用于接收第三检测信号152，例如如果参照图3所描述的两个接触阻抗140不同的话。
可以组合以上所描述的各实施例以提供进一步实施例。鉴于以上的详细描述，可以对实施例做出这些和其他改变。总之，在以下权利要求书中，所使用的术语不应当被解释为将权利要求书局限于本说明书和权利要求书中所公开的特定实施例，而是应当被解释为包括所有可能的实施例、连同这些权利要求有权获得的等效物的整个范围。相应地，权利要求书并不受本公开的限制。

Claims (20)

1.一种阻抗测量设备，包括：
存储器，所述存储器被配置成用于存储多个补偿参数；
第一检测通道，所述第一检测通道被配置成用于：
接收第一检测信号；并且
使用所述多个补偿参数中的第一补偿参数来补偿所述第一检测信号；以及
第二检测通道，所述第二检测通道被配置成用于：
接收第二检测信号和第三检测信号；并且
使用所述多个补偿参数中的第二和第三补偿参数以及所述经补偿的第一检测信号来补偿所述第二和第三检测信号；
其中，所述阻抗测量设备基于所述经补偿的第一、第二和第三检测信号生成代表第一阻抗测量结果的第一输出信号以及代表第二阻抗测量结果的第二输出信号。
2.根据权利要求1所述的阻抗测量设备，其中，所述第一和第二检测通道被配置成用于补偿被引入触发信号中的相对时间量化误差，所述触发信号用于对所述第一检测信号以及所述第二和第三检测信号进行采样。
3.根据权利要求1所述的阻抗测量设备，其中，使用所述第一补偿参数来补偿所述第一检测信号包括：依据所述第一补偿参数来缩放所述第一检测信号的幅值并调整其相位，其中，所述第一补偿参数是复数值。
4.根据权利要求1所述的阻抗测量设备，其中，生成所述第一输出信号包括：
对所述经补偿的第一检测信号进行解调从而产生第一经解调的信号；
对所述第一经解调的信号进行滤波；以及
对所述经滤波的第一经解调的信号进行补偿以产生所述第一输出信号。
5.根据权利要求1所述的阻抗测量设备，其中，使用所述第二和所述第三补偿参数来补偿所述第二和所述第三检测信号包括：
确定所述第二与所述第三检测信号之间的差异；
依据所述第二补偿参数来补偿所述第二与所述第三检测信号之间的所述差异；
基于所述第二与所述第三检测信号之间的所述经补偿的差异以及所述经补偿的第一检测信号来确定共模电压；
依据所述第三补偿参数来补偿所述共模电压；以及
依据所述经缩放的共模电压来减小所述第二与所述第三检测信号之间的所述经缩放的差异。
6.根据权利要求5所述的阻抗测量设备，其中，生成所述第二输出信号包括：
对所述第二和第三检测信号进行解调；
放大所述第二与所述第三检测信号之间的所述差异以产生经放大的信号；
对所述经放大的信号进行滤波；以及
对所述经滤波的经放大的信号进行补偿以产生所述第二输出信号。
7.根据权利要求1所述的阻抗测量设备，其中，所述第一检测通道包括第一解调器，并且所述第一补偿参数补偿所述第一解调器的增益以及所述第一解调器的绝对时间量化误差。
8.根据权利要求1所述的阻抗测量设备，其中，所述第二检测通道包括第二解调器、第三解调器和放大器，并且所述第二补偿参数补偿所述第二解调器或所述第三解调器的增益以及所述第二解调器或所述第三解调器的绝对时间量化误差以及所述放大器的增益。
9.根据权利要求8所述的阻抗测量设备，其中，所述第二检测通道被配置成用于使用所述第三补偿参数来补偿所述第二解调器和所述第三解调器的共模抑制比。
10.一种用于对阻抗测量设备进行校准的方法，包括：
将所述阻抗测量设备的多个探针的接触阻抗设定为第一阻抗值并将所述多个探针中的两个探针之间的阻抗设定为零阻抗值；
确定所述阻抗测量设备的第一检测通道的输入端处的第一检测信号和所述第一检测通道的输出端处的第一输出信号；
基于所述第一检测信号和所述第一输出信号确定第一补偿参数；
检测所述阻抗测量设备的第二检测通道的对应的第一和第二输入端处的第二和第三检测信号以及所述第二检测通道的输出端处的第二输出信号；
在所述第一和第二检测通道中，补偿被引入触发信号中的相对时间量化误差，所述触发信号用于对所述第一、第二和第三检测信号进行采样；
将所述阻抗测量设备的多个探针的接触阻抗设定为零阻抗值并将所述多个探针中的两个探针之间的阻抗设定为第二阻抗值；
确定所述第二检测通道的所述对应的第一和第二输入端处的第四和第五检测信号以及所述第二检测通道的所述输出端处的第三输出信号；
基于所述第二、第三、第四和第五检测信号以及所述第二和第三输出信号确定第二和第三补偿参数；以及
使得所述第一、第二和第三补偿参数被存储所述阻抗测量设备中，用于对所述阻抗测量设备要进行的阻抗测量进行补偿。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，确定所述第一补偿参数包括：将所述第一补偿参数确定为所述第一输出信号与所述第一检测信号之间的复数比。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，确定所述第二和所述第三补偿参数包括：
确定所述第二与所述第三检测信号之间的第一差异；
将第一共模电压确定为所述第二与所述第三检测信号的平均值；
确定所述第四与所述第五检测信号之间的第二差异；
将第二共模电压确定为所述第四与所述第五检测信号的平均值；以及
基于所述第一和第二差异以及所述第一和第二共模电压确定所述第二和所述第三补偿参数。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多个探针中的这两个探针分别与所述第二检测通道的所述第一和第二输入端耦合。
14.一种方法，包括：
接收第一检测信号；
使用所述多个补偿参数中的第一补偿参数来补偿所述第一检测信号；
接收第二检测信号和第三检测信号；以及
使用所述多个补偿参数中的第二和第三补偿参数以及所述经补偿的第一检测信号来补偿所述第二和第三检测信号；以及
基于所述经补偿的第一、第二和第三检测信号生成代表第一阻抗测量结果的第一输出信号以及代表第二阻抗测量结果的第二输出信号。
15.根据权利要求14所述的方法，包括：
对所述第一、第二和第三检测信号补偿被引入触发信号中的相对时间量化误差，所述触发信号用于对所述第一检测信号以及所述第二和第三检测信号进行采样。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，使用所述第一补偿参数补偿所述第一检测信号包括：依据所述第一补偿参数来缩放所述第一检测信号的幅值并调整其相位，其中，所述第一补偿参数是复数值。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，生成所述第一输出信号包括：
对所述第一检测信号进行解调以产生第一经解调的信号；
对所述第一经解调的信号进行滤波；以及
对所述经滤波的第一经解调的信号进行补偿以产生所述第一输出信号。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，使用所述第二和所述第三补偿参数来补偿所述第二和所述第三检测信号包括：
确定所述第二与所述第三检测信号之间的差异；
依据所述第二补偿参数来补偿所述第二与所述第三检测信号之间的所述差异；
基于所述第二与所述第三检测信号之间的所述经补偿的差异以及所述经补偿的第一检测信号来确定共模电压；
依据所述第三补偿参数来补偿所述共模电压；以及
依据所述经缩放的共模电压来减小所述第二与所述第三检测信号之间的所述经缩放的差异。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，生成所述第二输出信号包括：
对所述第二和第三检测信号进行解调；
放大所述第二与所述第三检测信号之间的所述差异以产生经放大的信号；
对所述经放大的信号进行滤波；以及
对所述经滤波的经放大的信号进行补偿以产生所述第二输出信号。
20.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一检测通道包括第一解调器，并且所述第一补偿参数补偿所述第一解调器的增益以及所述第一解调器的绝对时间量化误差。
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