هنگامی که واحدهای الکتروجراحی با فرکانس بالا (ESU) در بالای 1 مگاهرتز کار میکنند، خازن و القای انگلی اجزای مقاومتی منجر به ویژگیهای پیچیده با فرکانس بالا میشود که بر دقت آزمایش تأثیر میگذارد. این مقاله یک روش جبران پویا را بر اساس مترهای LCR با فرکانس بالا یا آنالایزرهای شبکه برای آزمایشکنندگان واحد الکتروجراحی با فرکانس بالا پیشنهاد میکند. با استفاده از اندازهگیری امپدانس در زمان واقعی، مدلسازی پویا و الگوریتمهای جبران تطبیقی، این روش خطاهای اندازهگیری ناشی از اثرات انگلی را برطرف میکند. این سیستم ابزارهای با دقت بالا و ماژولهای پردازش بلادرنگ را برای دستیابی به مشخصهسازی دقیق عملکرد ESU ادغام میکند. نتایج تجربی نشان میدهد که در محدوده 1 مگاهرتز تا 5 مگاهرتز، خطای امپدانس از 14.8٪ به 1.8٪ کاهش مییابد و خطای فاز از 9.8 درجه به 0.8 درجه کاهش مییابد که اعتبار روش را تأیید میکند. مطالعات گسترده، بهینهسازی الگوریتم، انطباق با ابزارهای کمهزینه و کاربردها در یک محدوده فرکانسی وسیعتر را بررسی میکند.
واحد الکتروجراحی (ESU) یک دستگاه ضروری در جراحی مدرن است که از انرژی الکتریکی با فرکانس بالا برای دستیابی به برش بافت، انعقاد و فرسایش استفاده میکند. فرکانس کاری آن معمولاً از 1 مگاهرتز تا 5 مگاهرتز متغیر است تا تحریک عصبی عضلانی را کاهش داده و راندمان انتقال انرژی را بهبود بخشد. با این حال، در فرکانسهای بالا، اثرات انگلی اجزای مقاومتی (مانند خازن و القا) به طور قابل توجهی بر ویژگیهای امپدانس تأثیر میگذارد و روشهای آزمایش سنتی را قادر به مشخصهسازی دقیق عملکرد ESU نمیکند. این اثرات انگلی نه تنها بر پایداری توان خروجی تأثیر میگذارند، بلکه میتوانند منجر به عدم اطمینان در تحویل انرژی در طول جراحی شوند و خطر بالینی را افزایش دهند.
روشهای آزمایش ESU سنتی معمولاً بر اساس کالیبراسیون استاتیک، با استفاده از بارهای ثابت برای اندازهگیری، هستند. با این حال، در محیطهای با فرکانس بالا، خازن و القای انگلی با فرکانس متفاوت هستند که منجر به تغییرات پویا در امپدانس میشود. کالیبراسیون استاتیک نمیتواند با این تغییرات سازگار شود و خطاهای اندازهگیری میتواند تا 15٪[2] باشد. برای حل این مشکل، این مقاله یک روش جبران پویا را بر اساس یک متر LCR با فرکانس بالا یا آنالایزر شبکه پیشنهاد میکند. این روش اثرات انگلی را از طریق اندازهگیری بلادرنگ و یک الگوریتم تطبیقی جبران میکند تا از دقت آزمایش اطمینان حاصل شود.
مشارکتهای این مقاله عبارتند از:
بخشهای زیر، مبنای نظری، پیادهسازی روش، تأیید تجربی و جهتگیریهای تحقیقاتی آینده را با جزئیات معرفی خواهند کرد.
در محیطهای با فرکانس بالا، مدل ایدهآل اجزای مقاومت دیگر اعمال نمیشود. مقاومتهای واقعی را میتوان به عنوان یک مدار ترکیبی متشکل از خازن انگلی (Cp) و القای انگلی (Lp) مدلسازی کرد که امپدانس معادل آن به صورت زیر است:
جایی که Z امپدانس مختلط است، R مقاومت اسمی است، ω فرکانس زاویهای است و j واحد موهومی است. القای انگلی Lp و خازن انگلی Cp به ترتیب توسط مواد، هندسه و روش اتصال جزء تعیین میشوند. بالای 1 مگاهرتز، ω Lp و
مشارکت قابل توجه است و منجر به تغییرات غیرخطی در بزرگی و فاز امپدانس میشود.
به عنوان مثال، برای یک مقاومت اسمی 500 Ω در 5 مگاهرتز، با فرض Lp = 10 nH و Cp = 5 pF، قسمت موهومی امپدانس به صورت زیر است:
با جایگزینی مقدار عددی، ω = 2π × 5 × 106rad/s، میتوانیم به دست آوریم:
این قسمت موهومی نشان میدهد که اثرات انگلی به طور قابل توجهی بر امپدانس تأثیر میگذارند و باعث انحراف اندازهگیری میشوند.
هدف از جبران پویا، استخراج پارامترهای انگلی از طریق اندازهگیری بلادرنگ و کسر اثرات آنها از امپدانس اندازهگیری شده است. مترهای LCR امپدانس را با اعمال یک سیگنال AC با فرکانس مشخص و اندازهگیری دامنه و فاز سیگنال پاسخ محاسبه میکنند. آنالایزرهای شبکه ویژگیهای بازتاب یا انتقال را با استفاده از پارامترهای S (پارامترهای پراکندگی) تجزیه و تحلیل میکنند و دادههای امپدانس دقیقتری را ارائه میدهند. الگوریتمهای جبران پویا از این دادههای اندازهگیری برای ساخت یک مدل امپدانس بلادرنگ و اصلاح اثرات انگلی استفاده میکنند.
امپدانس پس از جبران به صورت زیر است:
این روش به جمعآوری دادههای با دقت بالا و پردازش سریع الگوریتم نیاز دارد تا با شرایط کاری پویا ESU سازگار شود. ترکیب فناوری فیلتر کالمن میتواند پایداری تخمین پارامتر را بیشتر بهبود بخشد و با نویز و تغییرات بار سازگار شود [3].
طراحی سیستم اجزای اصلی زیر را ادغام میکند:
سیستم از طریق رابطهای USB یا GPIB با متر LCR/آنالایزر شبکه ارتباط برقرار میکند و از انتقال داده قابل اعتماد و تأخیر کم اطمینان حاصل میکند. طراحی سختافزار شامل محافظ و اتصال به زمین برای سیگنالهای با فرکانس بالا برای کاهش تداخل خارجی است. برای افزایش پایداری سیستم، یک ماژول جبران دما برای اصلاح اثرات دمای محیط بر روی ابزار اندازهگیری اضافه شده است.
الگوریتم جبران حرکت به مراحل زیر تقسیم میشود:
جایی که ^k حالت تخمینی (R، Lp، Cp) است، Kk بهره کالمن است، zk مقدار اندازهگیری است و H ماتریس اندازهگیری است.
برای بهبود راندمان الگوریتم، از تبدیل فوریه سریع (FFT) برای پیشپردازش دادههای اندازهگیری و کاهش پیچیدگی محاسباتی استفاده میشود. علاوه بر این، الگوریتم از پردازش چند رشتهای برای انجام جمعآوری دادهها و محاسبات جبران به صورت موازی پشتیبانی میکند.
این الگوریتم در پایتون نمونهسازی شد و سپس بهینه شد و به C منتقل شد تا روی STM32F4 اجرا شود. متر LCR نرخ نمونهبرداری 100 هرتز را از طریق رابط GPIB ارائه میدهد، در حالی که آنالایزر شبکه از وضوح فرکانس بالاتر (تا 10 مگاهرتز) پشتیبانی میکند. تأخیر پردازش ماژول جبران در زیر 8.5 میلیثانیه نگه داشته میشود و از عملکرد بلادرنگ اطمینان حاصل میشود. بهینهسازیهای سیستمافزار شامل موارد زیر است:
برای تطبیق با مدلهای مختلف ESU، سیستم از اسکن چند فرکانسی و تنظیم خودکار پارامتر بر اساس یک پایگاه داده از پیش تعیین شده از ویژگیهای بار پشتیبانی میکند. علاوه بر این، یک مکانیسم تشخیص خطا اضافه شده است. هنگامی که دادههای اندازهگیری غیرعادی هستند (مانند پارامترهای انگلی خارج از محدوده مورد انتظار)، سیستم یک هشدار را فعال میکند و دوباره کالیبره میشود.
آزمایشها در یک محیط آزمایشگاهی با استفاده از تجهیزات زیر انجام شد:
بار آزمایشی شامل مقاومتهای فیلم سرامیکی و فلزی برای شبیهسازی شرایط بار متنوعی بود که در طول جراحی واقعی با آن مواجه میشد. فرکانسهای آزمایش 1 مگاهرتز، 2 مگاهرتز، 3 مگاهرتز، 4 مگاهرتز و 5 مگاهرتز بود. دمای محیط در 25 درجه سانتیگراد ± 2 درجه سانتیگراد کنترل شد و رطوبت 50٪ ± 10٪ بود تا تداخل خارجی به حداقل برسد.
اندازهگیریهای جبران نشده نشان میدهد که تأثیر اثرات انگلی با فرکانس به طور قابل توجهی افزایش مییابد. در 5 مگاهرتز، انحراف امپدانس به 14.8٪ میرسد و خطای فاز 9.8 درجه است. پس از اعمال جبران پویا، انحراف امپدانس به 1.8٪ کاهش مییابد و خطای فاز به 0.8 درجه کاهش مییابد. نتایج دقیق در جدول 1 نشان داده شده است.
این آزمایش همچنین پایداری الگوریتم را تحت بارهای غیر ایدهآل (از جمله خازن انگلی بالا، Cp = 10pF) آزمایش کرد. پس از جبران، خطا در 2.4٪ نگه داشته شد. علاوه بر این، آزمایشهای مکرر (میانگین 10 اندازهگیری) تکرارپذیری سیستم را با انحراف معیار کمتر از 0.1٪ تأیید کردند.
جدول 1: دقت اندازهگیری قبل و بعد از جبران
| فرکانس (مگاهرتز) | خطای امپدانس جبران نشده (%) | خطای امپدانس پس از جبران (%) | خطای فاز (درجه) |
|---|---|---|---|
| 1 | 4.9 | 0.7 | 0.4 |
| 2 | 7.5 | 0.9 | 0.5 |
| 3 | 9.8 | 1.2 | 0.6 |
| 4 | 12.2 | 1.5 | 0.7 |
| 5 | 14.8 | 1.8 | 0.8 |
الگوریتم جبران دارای پیچیدگی محاسباتی O(n) است، که در آن n تعداد فرکانسهای اندازهگیری است. فیلتر کالمن به طور قابل توجهی پایداری تخمین پارامتر را بهبود میبخشد، به ویژه در محیطهای پر سر و صدا (SNR = 20 دسیبل). زمان پاسخ کلی سیستم 8.5 میلیثانیه است که الزامات آزمایش بلادرنگ را برآورده میکند. در مقایسه با کالیبراسیون استاتیک سنتی، روش جبران پویا زمان اندازهگیری را تقریباً 30٪ کاهش میدهد و راندمان آزمایش را بهبود میبخشد.
روش جبران پویا با پردازش اثرات انگلی در زمان واقعی، دقت آزمایش الکتروجراحی با فرکانس بالا را به طور قابل توجهی بهبود میبخشد. در مقایسه با کالیبراسیون استاتیک سنتی، این روش میتواند با تغییرات پویا در بار سازگار شود و به ویژه برای ویژگیهای امپدانس پیچیده در محیطهای با فرکانس بالا مناسب است. ترکیب مترهای LCR و آنالایزرهای شبکه قابلیتهای اندازهگیری مکمل را فراهم میکند: مترهای LCR برای اندازهگیری سریع امپدانس مناسب هستند و آنالایزرهای شبکه در تجزیه و تحلیل پارامتر S با فرکانس بالا عملکرد خوبی دارند. علاوه بر این، استفاده از فیلتر کالمن پایداری الگوریتم را در برابر نویز و تغییرات بار بهبود میبخشد [4].
اگرچه این روش مؤثر است، اما محدودیتهای زیر را دارد:
بهبودهای آینده را میتوان به روشهای زیر انجام داد:
این مقاله یک روش جبران پویا را بر اساس یک متر LCR با فرکانس بالا یا آنالایزر شبکه برای اندازهگیری دقیق در بالای 1 مگاهرتز برای آزمایشکنندگان الکتروجراحی با فرکانس بالا پیشنهاد میکند. از طریق مدلسازی امپدانس بلادرنگ و یک الگوریتم جبران تطبیقی، سیستم به طور موثر خطاهای اندازهگیری ناشی از خازن و القای انگلی را کاهش میدهد. نتایج تجربی نشان میدهد که در محدوده 1 مگاهرتز تا 5 مگاهرتز، خطای امپدانس از 14.8٪ به 1.8٪ کاهش مییابد و خطای فاز از 9.8 درجه به 0.8 درجه کاهش مییابد که اعتبار و استحکام روش را تأیید میکند.
تحقیقات آینده بر بهینهسازی الگوریتم، انطباق ابزار کمهزینه و کاربرد در یک محدوده فرکانسی وسیعتر متمرکز خواهد بود. ادغام فناوریهای هوش مصنوعی (مانند مدلهای یادگیری ماشینی) میتواند دقت تخمین پارامتر و اتوماسیون سیستم را بیشتر بهبود بخشد. این روش یک راهحل قابل اعتماد برای آزمایش واحد الکتروجراحی با فرکانس بالا ارائه میدهد و کاربردهای بالینی و صنعتی مهمی دارد.
هنگامی که واحدهای الکتروجراحی با فرکانس بالا (ESU) در بالای 1 مگاهرتز کار میکنند، خازن و القای انگلی اجزای مقاومتی منجر به ویژگیهای پیچیده با فرکانس بالا میشود که بر دقت آزمایش تأثیر میگذارد. این مقاله یک روش جبران پویا را بر اساس مترهای LCR با فرکانس بالا یا آنالایزرهای شبکه برای آزمایشکنندگان واحد الکتروجراحی با فرکانس بالا پیشنهاد میکند. با استفاده از اندازهگیری امپدانس در زمان واقعی، مدلسازی پویا و الگوریتمهای جبران تطبیقی، این روش خطاهای اندازهگیری ناشی از اثرات انگلی را برطرف میکند. این سیستم ابزارهای با دقت بالا و ماژولهای پردازش بلادرنگ را برای دستیابی به مشخصهسازی دقیق عملکرد ESU ادغام میکند. نتایج تجربی نشان میدهد که در محدوده 1 مگاهرتز تا 5 مگاهرتز، خطای امپدانس از 14.8٪ به 1.8٪ کاهش مییابد و خطای فاز از 9.8 درجه به 0.8 درجه کاهش مییابد که اعتبار روش را تأیید میکند. مطالعات گسترده، بهینهسازی الگوریتم، انطباق با ابزارهای کمهزینه و کاربردها در یک محدوده فرکانسی وسیعتر را بررسی میکند.
واحد الکتروجراحی (ESU) یک دستگاه ضروری در جراحی مدرن است که از انرژی الکتریکی با فرکانس بالا برای دستیابی به برش بافت، انعقاد و فرسایش استفاده میکند. فرکانس کاری آن معمولاً از 1 مگاهرتز تا 5 مگاهرتز متغیر است تا تحریک عصبی عضلانی را کاهش داده و راندمان انتقال انرژی را بهبود بخشد. با این حال، در فرکانسهای بالا، اثرات انگلی اجزای مقاومتی (مانند خازن و القا) به طور قابل توجهی بر ویژگیهای امپدانس تأثیر میگذارد و روشهای آزمایش سنتی را قادر به مشخصهسازی دقیق عملکرد ESU نمیکند. این اثرات انگلی نه تنها بر پایداری توان خروجی تأثیر میگذارند، بلکه میتوانند منجر به عدم اطمینان در تحویل انرژی در طول جراحی شوند و خطر بالینی را افزایش دهند.
روشهای آزمایش ESU سنتی معمولاً بر اساس کالیبراسیون استاتیک، با استفاده از بارهای ثابت برای اندازهگیری، هستند. با این حال، در محیطهای با فرکانس بالا، خازن و القای انگلی با فرکانس متفاوت هستند که منجر به تغییرات پویا در امپدانس میشود. کالیبراسیون استاتیک نمیتواند با این تغییرات سازگار شود و خطاهای اندازهگیری میتواند تا 15٪[2] باشد. برای حل این مشکل، این مقاله یک روش جبران پویا را بر اساس یک متر LCR با فرکانس بالا یا آنالایزر شبکه پیشنهاد میکند. این روش اثرات انگلی را از طریق اندازهگیری بلادرنگ و یک الگوریتم تطبیقی جبران میکند تا از دقت آزمایش اطمینان حاصل شود.
مشارکتهای این مقاله عبارتند از:
بخشهای زیر، مبنای نظری، پیادهسازی روش، تأیید تجربی و جهتگیریهای تحقیقاتی آینده را با جزئیات معرفی خواهند کرد.
در محیطهای با فرکانس بالا، مدل ایدهآل اجزای مقاومت دیگر اعمال نمیشود. مقاومتهای واقعی را میتوان به عنوان یک مدار ترکیبی متشکل از خازن انگلی (Cp) و القای انگلی (Lp) مدلسازی کرد که امپدانس معادل آن به صورت زیر است:
جایی که Z امپدانس مختلط است، R مقاومت اسمی است، ω فرکانس زاویهای است و j واحد موهومی است. القای انگلی Lp و خازن انگلی Cp به ترتیب توسط مواد، هندسه و روش اتصال جزء تعیین میشوند. بالای 1 مگاهرتز، ω Lp و
مشارکت قابل توجه است و منجر به تغییرات غیرخطی در بزرگی و فاز امپدانس میشود.
به عنوان مثال، برای یک مقاومت اسمی 500 Ω در 5 مگاهرتز، با فرض Lp = 10 nH و Cp = 5 pF، قسمت موهومی امپدانس به صورت زیر است:
با جایگزینی مقدار عددی، ω = 2π × 5 × 106rad/s، میتوانیم به دست آوریم:
این قسمت موهومی نشان میدهد که اثرات انگلی به طور قابل توجهی بر امپدانس تأثیر میگذارند و باعث انحراف اندازهگیری میشوند.
هدف از جبران پویا، استخراج پارامترهای انگلی از طریق اندازهگیری بلادرنگ و کسر اثرات آنها از امپدانس اندازهگیری شده است. مترهای LCR امپدانس را با اعمال یک سیگنال AC با فرکانس مشخص و اندازهگیری دامنه و فاز سیگنال پاسخ محاسبه میکنند. آنالایزرهای شبکه ویژگیهای بازتاب یا انتقال را با استفاده از پارامترهای S (پارامترهای پراکندگی) تجزیه و تحلیل میکنند و دادههای امپدانس دقیقتری را ارائه میدهند. الگوریتمهای جبران پویا از این دادههای اندازهگیری برای ساخت یک مدل امپدانس بلادرنگ و اصلاح اثرات انگلی استفاده میکنند.
امپدانس پس از جبران به صورت زیر است:
این روش به جمعآوری دادههای با دقت بالا و پردازش سریع الگوریتم نیاز دارد تا با شرایط کاری پویا ESU سازگار شود. ترکیب فناوری فیلتر کالمن میتواند پایداری تخمین پارامتر را بیشتر بهبود بخشد و با نویز و تغییرات بار سازگار شود [3].
طراحی سیستم اجزای اصلی زیر را ادغام میکند:
سیستم از طریق رابطهای USB یا GPIB با متر LCR/آنالایزر شبکه ارتباط برقرار میکند و از انتقال داده قابل اعتماد و تأخیر کم اطمینان حاصل میکند. طراحی سختافزار شامل محافظ و اتصال به زمین برای سیگنالهای با فرکانس بالا برای کاهش تداخل خارجی است. برای افزایش پایداری سیستم، یک ماژول جبران دما برای اصلاح اثرات دمای محیط بر روی ابزار اندازهگیری اضافه شده است.
الگوریتم جبران حرکت به مراحل زیر تقسیم میشود:
جایی که ^k حالت تخمینی (R، Lp، Cp) است، Kk بهره کالمن است، zk مقدار اندازهگیری است و H ماتریس اندازهگیری است.
برای بهبود راندمان الگوریتم، از تبدیل فوریه سریع (FFT) برای پیشپردازش دادههای اندازهگیری و کاهش پیچیدگی محاسباتی استفاده میشود. علاوه بر این، الگوریتم از پردازش چند رشتهای برای انجام جمعآوری دادهها و محاسبات جبران به صورت موازی پشتیبانی میکند.
این الگوریتم در پایتون نمونهسازی شد و سپس بهینه شد و به C منتقل شد تا روی STM32F4 اجرا شود. متر LCR نرخ نمونهبرداری 100 هرتز را از طریق رابط GPIB ارائه میدهد، در حالی که آنالایزر شبکه از وضوح فرکانس بالاتر (تا 10 مگاهرتز) پشتیبانی میکند. تأخیر پردازش ماژول جبران در زیر 8.5 میلیثانیه نگه داشته میشود و از عملکرد بلادرنگ اطمینان حاصل میشود. بهینهسازیهای سیستمافزار شامل موارد زیر است:
برای تطبیق با مدلهای مختلف ESU، سیستم از اسکن چند فرکانسی و تنظیم خودکار پارامتر بر اساس یک پایگاه داده از پیش تعیین شده از ویژگیهای بار پشتیبانی میکند. علاوه بر این، یک مکانیسم تشخیص خطا اضافه شده است. هنگامی که دادههای اندازهگیری غیرعادی هستند (مانند پارامترهای انگلی خارج از محدوده مورد انتظار)، سیستم یک هشدار را فعال میکند و دوباره کالیبره میشود.
آزمایشها در یک محیط آزمایشگاهی با استفاده از تجهیزات زیر انجام شد:
بار آزمایشی شامل مقاومتهای فیلم سرامیکی و فلزی برای شبیهسازی شرایط بار متنوعی بود که در طول جراحی واقعی با آن مواجه میشد. فرکانسهای آزمایش 1 مگاهرتز، 2 مگاهرتز، 3 مگاهرتز، 4 مگاهرتز و 5 مگاهرتز بود. دمای محیط در 25 درجه سانتیگراد ± 2 درجه سانتیگراد کنترل شد و رطوبت 50٪ ± 10٪ بود تا تداخل خارجی به حداقل برسد.
اندازهگیریهای جبران نشده نشان میدهد که تأثیر اثرات انگلی با فرکانس به طور قابل توجهی افزایش مییابد. در 5 مگاهرتز، انحراف امپدانس به 14.8٪ میرسد و خطای فاز 9.8 درجه است. پس از اعمال جبران پویا، انحراف امپدانس به 1.8٪ کاهش مییابد و خطای فاز به 0.8 درجه کاهش مییابد. نتایج دقیق در جدول 1 نشان داده شده است.
این آزمایش همچنین پایداری الگوریتم را تحت بارهای غیر ایدهآل (از جمله خازن انگلی بالا، Cp = 10pF) آزمایش کرد. پس از جبران، خطا در 2.4٪ نگه داشته شد. علاوه بر این، آزمایشهای مکرر (میانگین 10 اندازهگیری) تکرارپذیری سیستم را با انحراف معیار کمتر از 0.1٪ تأیید کردند.
جدول 1: دقت اندازهگیری قبل و بعد از جبران
| فرکانس (مگاهرتز) | خطای امپدانس جبران نشده (%) | خطای امپدانس پس از جبران (%) | خطای فاز (درجه) |
|---|---|---|---|
| 1 | 4.9 | 0.7 | 0.4 |
| 2 | 7.5 | 0.9 | 0.5 |
| 3 | 9.8 | 1.2 | 0.6 |
| 4 | 12.2 | 1.5 | 0.7 |
| 5 | 14.8 | 1.8 | 0.8 |
الگوریتم جبران دارای پیچیدگی محاسباتی O(n) است، که در آن n تعداد فرکانسهای اندازهگیری است. فیلتر کالمن به طور قابل توجهی پایداری تخمین پارامتر را بهبود میبخشد، به ویژه در محیطهای پر سر و صدا (SNR = 20 دسیبل). زمان پاسخ کلی سیستم 8.5 میلیثانیه است که الزامات آزمایش بلادرنگ را برآورده میکند. در مقایسه با کالیبراسیون استاتیک سنتی، روش جبران پویا زمان اندازهگیری را تقریباً 30٪ کاهش میدهد و راندمان آزمایش را بهبود میبخشد.
روش جبران پویا با پردازش اثرات انگلی در زمان واقعی، دقت آزمایش الکتروجراحی با فرکانس بالا را به طور قابل توجهی بهبود میبخشد. در مقایسه با کالیبراسیون استاتیک سنتی، این روش میتواند با تغییرات پویا در بار سازگار شود و به ویژه برای ویژگیهای امپدانس پیچیده در محیطهای با فرکانس بالا مناسب است. ترکیب مترهای LCR و آنالایزرهای شبکه قابلیتهای اندازهگیری مکمل را فراهم میکند: مترهای LCR برای اندازهگیری سریع امپدانس مناسب هستند و آنالایزرهای شبکه در تجزیه و تحلیل پارامتر S با فرکانس بالا عملکرد خوبی دارند. علاوه بر این، استفاده از فیلتر کالمن پایداری الگوریتم را در برابر نویز و تغییرات بار بهبود میبخشد [4].
اگرچه این روش مؤثر است، اما محدودیتهای زیر را دارد:
بهبودهای آینده را میتوان به روشهای زیر انجام داد:
این مقاله یک روش جبران پویا را بر اساس یک متر LCR با فرکانس بالا یا آنالایزر شبکه برای اندازهگیری دقیق در بالای 1 مگاهرتز برای آزمایشکنندگان الکتروجراحی با فرکانس بالا پیشنهاد میکند. از طریق مدلسازی امپدانس بلادرنگ و یک الگوریتم جبران تطبیقی، سیستم به طور موثر خطاهای اندازهگیری ناشی از خازن و القای انگلی را کاهش میدهد. نتایج تجربی نشان میدهد که در محدوده 1 مگاهرتز تا 5 مگاهرتز، خطای امپدانس از 14.8٪ به 1.8٪ کاهش مییابد و خطای فاز از 9.8 درجه به 0.8 درجه کاهش مییابد که اعتبار و استحکام روش را تأیید میکند.
تحقیقات آینده بر بهینهسازی الگوریتم، انطباق ابزار کمهزینه و کاربرد در یک محدوده فرکانسی وسیعتر متمرکز خواهد بود. ادغام فناوریهای هوش مصنوعی (مانند مدلهای یادگیری ماشینی) میتواند دقت تخمین پارامتر و اتوماسیون سیستم را بیشتر بهبود بخشد. این روش یک راهحل قابل اعتماد برای آزمایش واحد الکتروجراحی با فرکانس بالا ارائه میدهد و کاربردهای بالینی و صنعتی مهمی دارد.
نشانی
RM C 13 / F HARVARD BUILDING COMMERCIAL، 105-111 ROAD THOMSON، WAN CHAI، HK
تلفن
86-769- 81627526
ایمیل
sales@kingpo.hk
