生物電阻抗測量技術(shù)作為一種無傷、安全、操作簡便的檢測方式,已經(jīng)在生理信息提取及醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域得到廣泛的實踐與應(yīng)用,但現(xiàn)有檢測設(shè)備仍存在工作頻率范圍窄、體積大、造價昂貴等問題,測量方法與測量系統(tǒng)的設(shè)計仍有改進(jìn)空間。為滿足生物醫(yī)學(xué)工程中的復(fù)阻抗及阻抗譜測量需求,基于亞諾德公司的幅相檢測芯片AD8302設(shè)計了一種小型化、高精度的復(fù)阻抗及阻抗譜自動測量系統(tǒng),通過測量1kHz¹ MHz頻率范圍內(nèi)待測阻抗與參考阻抗上電壓信號的幅值比及相位差,間接計算得到待測的復(fù)阻抗值,并進(jìn)行多測量頻率得到待測阻抗的阻抗譜。論文采用STM32F103微控制器作為控制核心,使用直接數(shù)字頻率合成器及壓控恒流源產(chǎn)生正弦激勵電流,并通過測量接口電路的四電極輸入生物組織進(jìn)行測量。系統(tǒng)使用了兩個模擬多路復(fù)用器ADG1608自適應(yīng)匹配采樣電阻及移相電容以提升AD8302的測量精度,并通過另一模擬開關(guān)ADG1634選通校準(zhǔn)阻抗進(jìn)行最小二乘法校準(zhǔn),以消減芯片制造誤差、工作參數(shù)及電路中其它干擾信號所導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差。使用了儀表放大器AD8421采集響應(yīng)信號,并使用幅相檢測芯片AD8302檢測信號的幅值比與相位差,由微... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究目的與意義
    1.2 生物電阻抗測量研究現(xiàn)狀
        1.2.1 生物電阻抗測量的理論基礎(chǔ)
        1.2.2 生物電阻抗測試技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 生物電阻抗測量儀市場現(xiàn)狀
    1.3 研究目標(biāo)及方法
        1.3.1 研究目標(biāo)
        1.3.2 論文的主要研究內(nèi)容
        1.3.3 論文要解決的主要問題
2 系統(tǒng)總體方案研究
    2.1 復(fù)阻抗測量方案
        2.1.1 復(fù)阻抗測量方案選型
        2.1.2 基于AD8302的測量方案
        2.1.3 測量電極方案
    2.2 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計
        2.2.1 系統(tǒng)硬件選型
        2.2.2 系統(tǒng)測量原理
    2.3 系統(tǒng)軟件方案設(shè)計
3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
    3.1 STM32最小系統(tǒng)電路
    3.2 激勵信號合成電路
        3.2.1 直接數(shù)字式頻率合成電路
        3.2.2 壓控電流源電路
    3.3 測量接口及輔助電路
        3.3.1 模擬開關(guān)電路
        3.3.2 自適應(yīng)阻抗匹配電路
        3.3.3 最小二乘校準(zhǔn)電路
    3.4 信號檢測電路
        3.4.1 信號采集電路
        3.4.2 幅相檢測電路
        3.4.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路
    3.5 系統(tǒng)電源電路
    3.6 觸摸屏模塊
    3.7 U盤/SD卡讀寫模塊
4 系統(tǒng)軟件設(shè)計
    4.1 μC/OS-II實時操作系統(tǒng)
    4.2 信號測量任務(wù)
        4.2.1 信號合成流程
        4.2.2 采樣及數(shù)據(jù)計算流程
        4.2.3 參考阻抗的自適應(yīng)匹配流程
        4.2.4 基于最小二乘法的測量校準(zhǔn)流程
    4.3 觸摸屏通信任務(wù)
    4.4 U盤/SD卡讀寫任務(wù)
5 系統(tǒng)調(diào)試及實驗
    5.1 測試原理驗證
        5.1.1 AD8302最小二乘校準(zhǔn)驗證
        5.1.2 信號合成電路調(diào)試
    5.2 系統(tǒng)實驗驗證
        5.2.1 復(fù)阻抗測量實驗
        5.2.2 阻抗譜測量實驗
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄A 系統(tǒng)整體電路原理圖
附錄B 實驗電路板及調(diào)試圖
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的AD8302相位響應(yīng)特性曲線校正方法[J]. 李苑,陳光達(dá).  信息通信. 2017(04)
[2]基于MATLAB的多頻生物電阻抗的ColeY分析系統(tǒng)設(shè)計[J]. 許晶晶,周宇,任彬彬,李博婷,宋成利.  北京生物醫(yī)學(xué)工程. 2017(01)
[3]腦部電阻抗測量中電極與導(dǎo)電膏性能對比研究[J]. 李衡,董秀珍,祁琦,夏軍營,付峰,史學(xué)濤.  醫(yī)療衛(wèi)生裝備. 2017(01)
[4]基于AD5933的人體經(jīng)胸阻抗測量系統(tǒng)[J]. 李煜晨.  電子科技. 2016(12)
[5]基于生物電阻抗原理人體成分分析儀的設(shè)計與研究[J]. 肖曉明,何為,賀玉成.  中國醫(yī)療設(shè)備. 2015(08)
[6]基于單片機的USB文件讀寫[J]. 儲甜,顏錦奎.  電子測量技術(shù). 2015(08)
[7]用于生物電阻抗檢測的Howland電流源恒流特性研究[J]. 林興建,趙偉杰,劉曉娟,厲力華.  生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2015(02)
[8]基于AD8302的阻抗測量系統(tǒng)設(shè)計[J]. 牟光紅,李廷軍.  儀表技術(shù)與傳感器. 2015(04)
[9]生物電阻抗測量技術(shù)研究與應(yīng)用[J]. 萇飛霸,張和華,尹軍.  中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志. 2015(02)
[10]基于CH376的USB主/從接口設(shè)計[J]. 李潤汀,王黎明.  電子科學(xué)技術(shù). 2015(02)

博士論文
[1]中國健康成人體成分評估方法的建立與應(yīng)用研究[D]. 陳偉.北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 2017
[2]經(jīng)穴電信號特性分析與分類算法研究[D]. 王子民.西安電子科技大學(xué) 2013
[3]經(jīng)絡(luò)電阻抗特性的特征提取及模式分類方法研究[D]. 秦建華.北京郵電大學(xué) 2013
[4]基于復(fù)阻抗特性和電子鼻的淡水魚新鮮度快速檢測方法的研究[D]. 張軍.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2008
[5]生物組織阻抗頻譜測量技術(shù)及特性的基礎(chǔ)研究[D]. 林新.第四軍醫(yī)大學(xué) 2005

碩士論文
[1]微創(chuàng)式生物電阻抗電磁場模型仿真分析及實驗研究[D]. 宋鳳娟.北京化工大學(xué) 2010
[2]生物阻抗動態(tài)信息提取與處理關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 章曉麗.天津大學(xué) 2007



本文編號：3319341