生物电阻抗同时多频激励测量电路研究

发布时间：2017-05-02 13:04

  本文关键词：生物电阻抗同时多频激励测量电路研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：同时多频(Multi-Frequency-One-Time,简称MFOT)激励生物电阻抗测量技术通过测量生物组织在同一时刻不同频率下的电阻抗信息,从而判断生物组织的生理、病理状态,该技术能解决分时多频(One-Frequency-One-Time,简称OFOT)激励测量因血流变化等因素带来的测量误差问题,是目前国内外研究的热点。而同时多频激励测量电路是该技术的核心研究问题之一。为获取生物组织在同一时刻不同频率下的复阻抗值,本文提出了一种基于Walsh函数的同时多频激励测量系统设计方案,并制作和测试了相应电路。 本文在前人研究工作的基础上,主要完成以下工作： 1.分析了生物电阻抗测量系统的原理及其发展趋势,在对比几种常见电阻抗测量系统设计方案的基础上,提出了基于FPGA平台的Walsh函数同时多频激励测量系统设计方案。 2.对所提出的方案中包含的各功能模块进行了电路设计,包括多频激励源模块、A/D转换模块、数据存储模块和传输模块等。 3.分析了系统软件架构,给出各功能模块的程序流程图及主要程序代码。主要软件模块在FPGA的QuartusII10.0开发环境下进行设计。 4、对系统各主要模块电路及软件的性能进行相关实验测试,并对整个电路系统进行软硬件集成并测试。实验结果表明,所设计的测量电路是可行的。
【关键词】：电阻抗测量电路 Walsh函数 同时多频激励信号 FPGA
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R312
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 生物电阻抗测量技术国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12-14
• 1.3 课题主要研究内容及本文章节介绍14-16
• 1.3.1 本文主要研究内容14
• 1.3.2 本文章节介绍14-16
• 第二章 电阻抗测量系统总体方案研究16-21
• 2.1 生物电阻抗测量系统分析16-17
• 2.2 生物电阻抗测量系统设计方案选择17-19
• 2.2.1 正弦信号激励下的DSP构架17
• 2.2.2 脉冲信号激励下的FPGA构架17-18
• 2.2.3 Walsh函数信号激励下的FPGA构架18-19
• 2.3 软件系统总体开发流程19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 基于Walsh函数的同时多频测量系统硬件电路设计与实现21-34
• 3.1 基于Walsh函数的同时多频信号生成原理21-25
• 3.1.1 Walsh函数21-22
• 3.1.2 同时多频信号生成原理22-23
• 3.1.3 多频混合信号的频谱分析23-24
• 3.1.4 FPGA简介24-25
• 3.2 同时多频激励源的设计与制作25-29
• 3.2.1 FPGA产生多频信号的方法25-26
• 3.2.2 单-双极性转换电路26-27
• 3.2.3 电压控制电流源设计27-29
• 3.3 多频测量电路的设计与实现29-32
• 3.3.1 电压跟随电路29
• 3.3.2 模/数转换电路设计29-32
• 3.4 电源、系统接地及布线考虑32-33
• 3.4.1 电源电路32-33
• 3.4.2 系统接地及PCB布线考虑33
• 3.5 本章小结33-34
• 第四章 电阻抗测量系统的FPGA设计与实现34-48
• 4.1 系统设计开发环境34-36
• 4.1.1 系统开发环境的配置34-35
• 4.1.2 开发环境下载平台配置35-36
• 4.2 FPGA的设计与实现36-46
• 4.2.1 Walsh函数同时多频信号生成的设计36-38
• 4.2.2 A/D转换控制设计38-39
• 4.2.3 数据存储器的设计39-41
• 4.2.4 FIR滤波器的设计41-43
• 4.2.5 串口通信设计43-46
• 4.3 Matlab信号测量程序设计46-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第五章 实验结果分析48-60
• 5.1 系统性能测试实验平台48-49
• 5.2 负载阻抗模型的建立49
• 5.3 测量系统各功能模块性能测试49-55
• 5.3.1 基于Walsh函数的同时多频信号生成模块性能50
• 5.3.2 单-双极性转换电路50-51
• 5.3.3 电压控制电流源(VCCS)电路51-53
• 5.3.4 A/D转换模块测试53-54
• 5.3.5 数据存储模块测试54
• 5.3.6 串口传输模块测试54-55
• 5.4 电阻抗同时多频测量系统实验55-59
• 5.4.1 信号波形的恢复55-58
• 5.4.2 电阻抗模型复阻抗值的测量58-59
• 5.5 本章小结59-60
• 第六章 总结与展望60-62
• 6.1 全文工作总结60
• 6.2 本文工作展望60-62
• 参考文献62-67
• 致谢67-68
• 攻读硕士学位期间已发表、录用论文及参与科研项目情况68

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