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基于多频电阻抗测试的肺功能仪数据采集系统的硬件开发

简世闯  
【摘要】:肺功能检测多频电阻抗断层成像技术(Multi-Frequency Electrical ImpedanceTomography, MFEIT)是一种对人体内电阻抗分布进行成像的新医学成像技术。与传统的成像技术如计算机X射线断层扫描成像(Computed Tomograph, CT)、磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)等相比,它具有无创、无辐射、低成本、操作简易的特点,非常适合用于常规的临床肺功能检测。 本文主要进行了基于多频电阻抗测试的肺功能仪数据采集系统硬件方面的开发工作。该数据采集系统由上位机设定工作方式,给选定电极按照不同模式施加特定激励信号,通过16路并行数据处理电路进行高精度、快速的数据采集,获得的数据经过ARM解调后传送给上位机进行图像重构。论文主要完成了以下工作: 1、介绍了国内外电阻抗成像系统的发展现状及本文研究的意义,阐述了系统的总体设计思想,通过对多种EIT硬件方案的分析,确定了适合本系统性能要求的硬件架构——ARM+FPGA结构。 2、设计了以ARM和FPGA为核心的硬件平台,将整个系统分为时钟和电源模块、多频激励源控制模块、信号检测模块、主控模块和通信接口模块等五大模块,为每个模块选取了满足性能要求的芯片,并详细介绍了系统的具体设计和工作过程。 3、对EIT系统关键通信接口的驱动程序进行了详细的分析和设计,完成了ARM与FPGA的总线通信接口、ARM与上位机的以太网通信和USB通信接口的设计。另外论文对正交序列数字解调算法进行了初步研究。


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