人体生物电阻抗检测技术研究

发布时间：2017-12-11 00:22

  本文关键词：人体生物电阻抗检测技术研究

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【摘要】：生物电阻抗是人体生物信号中的一个重要电参数,包含了生物丰富的生理与病理信息,对生物电阻抗的测量与分析在生物医学工程上有着重要的研究和应用价值。生物电阻抗测量技术是近年发展起来一种无损伤检测技术,已作为生物医学领域的重要研究课题,受到国内外学者的广泛重视,如何有效地提取生物电阻抗信号中的模值和相角是目前关注的技术重点。本文以生物电阻抗检测技术为基础,采用四电极法,设计了一套生物电阻抗检测电路,通过多频率激励与IQ解调的方法精确测量出生物电阻抗信号的模值和相角。本文对比分析了四种常用的生物电阻抗检测原理,确定四电极检测法为本系统的研究对象,四电极法具有电路结构简单,而且还能降低电极片与皮肤之间的接触电阻,减少测量误差。本文分析了四电极法测量电阻抗的基本原理,推导了电阻抗模值和相位角的计算公式,并基于测量芯片AFE4300设计一种生物电阻抗的计算方法;提出了一套多频率激励的生物电阻抗测量电路,采用TI公司的集成前端模拟测量芯片AFE4300为阻抗测量模块,STM32为核心控制器,并对校准电路、电源电路进行了详细的分析,设计出开发板电路。基于理论模型和开发板对纯电阻、R-C网络的模值和相角进行理论计算与实际测试实验,纯电阻、R-C网络的实际测试结果与理论计算结果相吻合;也对人体生物电阻抗进行了测量,测量结果与相关文献一致。实验结果表明,对于AFE4300测量芯片,模值测量误差随着激励电流源频率的增加而减小;相反,相角测量的误差随着激励电流源频率的增加而增加。
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH789
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本文编号：1276469