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基于终端开路同轴反射法的高频段生物组织介电特性测量探索

作　者: 张亮
导　师: 董秀珍；史学涛
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 生物组织介电特性终端开路同轴反射法等效电路模型
分类号: Q64
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

生物组织的介电特性是组织在电磁场中吸收和耦合电磁能的特性表征,是组织对外加电磁场响应特性的基础,无论对生物理论研究还是医学应用都具有非常重要的意义。近年来,生物组织介电特性的测量已成为生物电磁学和微波生物化学领域重要的研究课题之一。尽管关于生物组织介电特性测量的探索研究已历经多年,但依然存在研究对象简单、测量频段有限,测量结果缺少统一参照标准等问题。本文在1MHz-120MHz频段内通过仿真和实测的手段,用等效电路分析模型对高频段生物组织介电特性测量中的终端开路同轴反射法进行分析研究。主要包括以下三个部分内容:首先,通过仿真手段,利用终端开路同轴反射法等效电路模型对所选物质进行了介电特性的测量,并且针对目前对影响测量结果的各个要素研究中存在的不足,就测量中同轴探头的截面尺寸、标准参考物的选取以及待测物尺寸等因素对测量的影响进行仿真研究探索。结果表明标准参考物的介电系数实部对电导率的测量具有较大影响,而标准参考物电导率对介电系数实部的测量有较大影响,据此,当测量时标准物的相应的介电特性接近待测物时,测量结果较好。而当探头截面和待测物选取,在一个较小的尺寸范围内进行测量时能够得到最佳测量效果。这为生物组织介电特性实际测量的可行性提供了有力的技术指导。其次,根据实际测量的需要,设计了终端开路同轴探头和连接线,并提出了一种简单可靠的探头标校思路来弥补传统探头标校方法存在的难点和不足。通过仿真比较,该方法在1MHz-120MHz频段内工作频段内取得了较好的测量效果。并针对NaCl溶液建立了介电特性的物理模型进行实测探索,根据测量结果提出了电导率测量修正拟合公式。经该公式拟合后,电导率测量误差有较大改善。最后,针对家兔部分组织进行介电特性测量,并与阻抗测量法得到的数据进行对比分析。取得了较为满意的测量结果。

基于终端开路同轴反射法的高频段生物组织介电特性测量探索

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