EIT系统硬件电路研究及设计
本论文分析了国内外EIT发展历程及发展现状，阐述了电阻抗成像技术的生物以及物理原理，针对整个EIT系统，包括电极，恒流源，电极开关阵列，数据预处理模块，控制模块和数据传输模块提出了硬件电路实现思路，着重研究了数字正交解调方法，利用QuartusII软件实现了基于FPGA平台数字化正交解调模块的设计、构建与验证，实现了数字正交解调上的非均匀采样序列的解调，并进行了系统的时序仿真。18984
关键词：电阻抗成像 数字解调 正交序列解调 EIT硬件系统 非均匀采样
毕业设计说明书（毕业论文）外文摘要
Title Study and design of hardware circuit for EIT system
Abstract
The technology of Electrical Impedance Tomography (EIT) is a newly developed imaging technology .A group of electrodes is attached to the surface of the object while the current stimuli are applied via these electrodes．Then the resulting voltages from the boundary are measured. Finally, the voltage measurements at the surface are to estimate the conductivity as a function of space inside the object.
This thesis analyses the worldwide developments of the EIT system, expounds the basic math and physics theories of EIT , and shows the hardware design of an EIT system. The thesis especially focuses on the primary study of digital orthogonal demodulation technique demodulator. With the software QuartusII, design, construction and verification test of the digital orthogonal demodulator are made, which are based on the FPGA. In addition, this thesis achieves a non-uniform sampling technique for the digital orthogonal demodulator.
Keyword: EIT Digital demodulation Orthogonal demodulator EIT hardware system Non-uniform sampling,
目次
1 绪论 1
1.1 EIT的研究背景，发展及现状 1
1.2 EIT的研究意义和技术难点 2
1.3论文的研究内容与结构 4
2电阻抗成像技术原理 4
2.1 EIT技术的医学理论基础 5
2.2 EIT技术的数学物理模型 7
2.3 重构算法 8
3 EIT硬件系统的构成 9
3.1电极阵列 10
3.2 恒流源 10
3.3 电极开关阵列 11
3.4 数据的预处理 12
3.5 控制模块和数据的传输 13
4 基于FPGA的正交序列解调器的实现和仿真 13
4.1模拟解调 13
4.2 数字解调 15
4.3 正交序列解调基本原理 15
4.4 正交序列解调器的构成 17
结论与展望 31
致谢 32
参考文献 33
1 绪论
1.1 EIT的研究背景，发展及现状
电阻抗成像技术（Electrical Impedance Tomography，EIT）是一种基于电学敏感原理的功能成像技术——利用生物体电阻来构建组织内部图像。自1976年代被成功论证后，作为一种时兴的临床应用的成像技术被广泛研究和改进。[1]
EIT技术研究已历时约半个世纪，上世纪80年代开始，国外已经开始陆续进行EIT平台的理论和应用研究，英国在EIT的研究领域起着至关重要的领头作用。90年代末我国也开始起步，我国已经建立多个EIT实验装置。相比于英，美 ，日等国家针对硬件系统的深化研究，我国起步较迟，主要的研究领域仍旧在重构算法的优化以及基于计算机平台的模拟。近年，我国的科研水平也在稳健提升。2009年，开放式EIT系统由重庆大学研制成功。 [2]2013年，四川思澜科技公司掌握了自主研发的静态成像技术，7月，获得四川省药监局颁发的生产许可证，已进入临床试验预实验阶段，预计不久完成产品注册并进行推广。这标志着我国EIT静态成像技术从方法学向临床道路上，迈出了重要一步。