[发明专利]一种便携式多频电阻抗成像前端数据采集及处理方法

说明书

本发明公开了一种便携式多频电阻抗成像前端数据采集及处理方法，利用压控恒流源将DAC产生正弦信号转换成电流信号，并在第一模拟开关的作用下进行电流激励；通过采样电阻获取参考输入信号，并通过第二模拟开关选通不同组电极，利用倒T型程控增益放大器进行程控增益，得到测量输入信号；对所述参考输入信号和所述测量输入信号进行同步采集，并根据数字信号的周期性、对称性以及三角函数的对称性进行多次单点傅里叶解调，得到信号的相位信息，改善现有解调方法，极大降低了所需的乘法次数，提升了解调的速度。

技术领域

本发明涉及电阻抗成像技术领域，尤其涉及一种便携式多频电阻抗成像前端数据采集及处理方法。

背景技术

电阻抗成像(EIT)包括电容成像(ECT)和电阻成像(ERT)的一种过程成像，其中ECT广泛应用于工业领域，尤其是对于多相流的检测，而ERT则面向生物医疗领域，尤其是各种肿瘤检查。该测量方法为非侵入式检查，检查过程为:在生物组织周围分布式布置电极传感器，注入安全的正弦恒流激励信号，激励信号在经过生物组织后会产生电场，而不同生物组织或相同生物组织处于不同生理状态时所具有电导率不同的特性使得内部电场会产生变化。再通过高速电压信号采集装置获取该电场信息，通过一定的图像重构算法重构组织内部的电导率分布图像，从而判断出生物组织内部是否病变以及病变的位置。

EIT前端采集系统历经三十年的发展，由模拟电路向数字电路进行变化，硬件上由体积大、功耗高以及电路复杂向小体积、低功耗以及简化电路进行转变。目前技术上主要难点表现在：由于电极数量众多，且位置有着较大的差异性，检测电路中的增益倍数无法统一，同时，在获取检测信号的幅值与相位时解调所需的乘法次数过多，导致解调速度降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便携式多频电阻抗成像前端数据采集及处理方法，提高解调速度。

为实现上述目的，本发明提供了一种便携式多频电阻抗成像前端数据采集及处理方法，包括以下步骤：

利用压控恒流源将DAC产生正弦信号转换成电流信号，并在第一模拟开关的作用下进行电流激励；

通过采样电阻获取参考输入信号，并通过第二模拟开关选通不同组电极进行程控增益，得到测量输入信号；

对所述参考输入信号和所述测量输入信号进行同步采集，并进行多次单点傅里叶解调，得到信号的相位信息和幅度信息。

其中，利用压控恒流源将DAC产生正弦信号转换成电流信号，并在第一模拟开关的作用下进行电流激励，包括：

基于MCU控制DAC产生正弦信号，并利用三阶式的低通滤波器对所述正弦信号进行滤波；

利用压控恒流源将滤波后的所述正弦信号转换为电流信号，并基于第一模拟开关对于电极阵列的选择，对样本实施电流激励。

其中，通过采样电阻获取参考输入信号，并通过第二模拟开关选通不同组电极进行程控增益，得到测量输入信号，包括：

通过采样电阻获取所述样本在电流激励后的参考输入信号；

基于第二模拟开关对电极阵列的选择，将所述电流信号转换为差分电压信号，并对所述差分电压信号进行滤波和差分放大处理；

利用倒T型程控增益放大器对不同组电极进行程控增益，得到测量输入信号。

其中，对所述参考输入信号和所述测量输入信号进行同步采集，并进行多次单点傅里叶解调，得到信号的相位信息和幅度信息，包括：

对所述参考输入信号和所述测量输入信号进行同步采集，并基于获取的所述参考输入信号和所述测量输入信号的采样个数和基本参数，得到参考信号离散序列和测量信号离散序列；