本文關(guān)鍵詞： 電阻抗斷層成像 Walsh函數(shù) 多頻激勵(lì) 驅(qū)動電路　出處：《南京理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：電阻抗斷層成像(Electrical Impedance Tomography,簡稱EIT)技術(shù)通過在被測物體表面放置一定數(shù)量的電極,注入安全電流,測量電壓信號。EIT常用于生物醫(yī)學(xué),能獲取生理和病理的相關(guān)信息,得到功能性圖像。該技術(shù)安全、便捷、成本低,是一種近些年快速發(fā)展的成像技術(shù)。首先,論文介紹了 EIT研究的背景、意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,闡述了 EIT的生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)、電阻抗模型和成像基本原理及過程,研究了數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)的各組成部分及圖像重構(gòu)的兩種成像方法,論證了基于Walsh函數(shù)的EIT系統(tǒng)多頻激勵(lì)驅(qū)動電路。其次,論文研究了由Rademacher函數(shù)定義的Walsh函數(shù)的三種序列及各序列之間的相互關(guān)系,確立了同時(shí)多頻信號的生成方法。采用bitset函數(shù)和bitget函數(shù),在Matlab中實(shí)現(xiàn)了 H序轉(zhuǎn)化為W序和P序,獲得了任意主諧波數(shù)同時(shí)多頻激勵(lì)信號的離散狀態(tài)值。再次,論文設(shè)計(jì)了基于FPGA的多頻激勵(lì)信號源和驅(qū)動電路,實(shí)現(xiàn)了通過紅外通信設(shè)置任意激勵(lì)頻率,采用VerilogHDL語言編寫了紅外信號解調(diào)模塊、LCD顯示模塊、時(shí)鐘發(fā)生模塊、信號產(chǎn)生模塊和驅(qū)動電路模塊的代碼,研究了驅(qū)動電路測量頻率和激勵(lì)信號的關(guān)系,對各模塊進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,解決了以往研究中只能設(shè)置一個(gè)或幾個(gè)固定的激勵(lì)頻率的問題。此外,論文對比分析了計(jì)數(shù)器分頻和DDS分頻,通過仿真分析指出了 DDS分頻的缺陷。最后,論文進(jìn)行了多頻激勵(lì)驅(qū)動電路的硬件設(shè)計(jì),包含F(xiàn)PGA核心電路、激勵(lì)信號源電路、驅(qū)動電路和附屬電路,完成了電路板的設(shè)計(jì)和制作。測試結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的激勵(lì)信號源達(dá)到了 EIT系統(tǒng)要求,驅(qū)動系統(tǒng)模擬多路開關(guān)能實(shí)現(xiàn)對電極的選通控制。
[Abstract]:Electrical Impedance Tomography (EITY) technology can be used in biomedicine to obtain physiological and pathological information by placing a certain number of electrodes on the surface of the object under test, injecting a safe current, measuring voltage signals, and measuring voltage signals. It is a fast developing imaging technology in recent years. Firstly, the background, significance and research status of EIT are introduced, and the biomedical foundation of EIT is described. The electrical impedance model and the basic principle and process of imaging are studied. The components of the data measurement system and two imaging methods of image reconstruction are studied, and the multi-frequency driving circuit of EIT system based on Walsh function is demonstrated. In this paper, three kinds of sequences of Walsh function defined by Rademacher function and their interrelations are studied, and the method of generating simultaneous multi-frequency signals is established. Using bitset function and bitget function, the H order is transformed into W order and P order in Matlab. The discrete state value of multi-frequency excitation signal with arbitrary main harmonic number is obtained. Thirdly, the multi-frequency excitation signal source and driving circuit based on FPGA are designed, and the arbitrary excitation frequency is set through infrared communication. The code of infrared signal demodulation module, LCD display module, clock generation module, signal generation module and drive circuit module are compiled by VerilogHDL language. The relationship between the frequency measurement of driving circuit and the excitation signal is studied. The simulation of each module solves the problem that only one or several fixed excitation frequencies can be set in the previous research. In addition, the counter frequency division and DDS frequency division are compared and analyzed in this paper. Finally, the paper designs the hardware of multi-frequency drive circuit, including FPGA core circuit, exciting signal source circuit, driving circuit and accessory circuit. The design and fabrication of the circuit board are completed. The test results show that the designed excitation signal source meets the requirements of EIT system, and the drive system simulation switch can realize the on-off control of the electrode.
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH789;TN702

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本文編號：1550709