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1、河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文電阻抗斷層成像硬件系統(tǒng)的研究姓名：李有余申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專(zhuān)業(yè)：電工理論與新技術(shù)指導(dǎo)教師：徐桂芝2003.3.1河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文電阻抗斷層成像硬件系統(tǒng)的研究摘要電阻抗斷層成像(ElectricalImpedanceTomography,EIT)技術(shù)是以人體內(nèi)部電阻率的分布為目標(biāo)的重建體內(nèi)組織圖像的技術(shù)。它是繼形態(tài)、結(jié)構(gòu)成像之后，最近十余年才出現(xiàn)的基于生物組織電學(xué)特性的、無(wú)損的、價(jià)格低廉的新一代成像技術(shù)。本論文的研究是在國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“腦內(nèi)電活動(dòng)的三維動(dòng)態(tài)成像”和河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“腦內(nèi)組織電阻抗特性的無(wú)損檢測(cè)與功能
2、成像”的資助下完成的。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)初步的基于物理模型的16電極EIT硬件系統(tǒng)。主要內(nèi)容如下：(1)設(shè)計(jì)了恒流源模塊、激勵(lì)測(cè)量模式設(shè)置模塊、信號(hào)檢測(cè)模塊及采集模塊。恒流源模塊工作頻率為50KHz、峰峰值電流為lmA。激勵(lì)測(cè)量模式設(shè)置模塊可實(shí)現(xiàn)16電極EIT系統(tǒng)任意測(cè)量模式的設(shè)置，具有設(shè)置靈活性的特點(diǎn)，可適應(yīng)不同的成像算法。信號(hào)檢測(cè)模塊采用儀表放大、程控增益放大、積累檢測(cè)方式等措施有效地提高了測(cè)量系統(tǒng)的信噪比。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，該系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定、精度高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。(2)設(shè)計(jì)復(fù)合電極結(jié)構(gòu)的物理模型，采用反投影算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同直徑、不同電導(dǎo)率、不同個(gè)數(shù)的物理
3、模型動(dòng)態(tài)成像，成像結(jié)果位置準(zhǔn)確，輪廓清晰。(3)根據(jù)EIT技術(shù)向多頻化發(fā)展的趨勢(shì)，利用直接數(shù)字合成(directdigitalsynthesis，DDS)技術(shù)，對(duì)上述恒流源模塊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后的電流源可實(shí)現(xiàn)頻率在0Hz和2MHz間的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，為硬件系統(tǒng)的發(fā)展打下基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：電阻抗斷層成像，硬件，系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)電阻抗斷層成像碗件系統(tǒng)的研究RESEARCHoNHARDWARESYSTEMoFELECTRICALIMPEDANCEToMoGRAPHYElectricalimpedancetomography(EIT)isatechniquethatproduce
4、simagesofthetissuesbymeansofimpedancedistributioninabody．Itisanewimagingtechnology,whichischaracteristicofnon-invasiveness，cheap，basingonelectricalcharacteristic，succeedotherimagingtechnology．ThepresentstudyissupportedbytheprojectofNationalScienceFoundationofChina,“3DDynamicImagingo
5、fBrainElectricalActivity’’andbytheprojectofScienceFoundationofHebei，“NoninvasiveMeasurementandFunctionalImagingofBraintissue”．Wedesignaprimaryhardwaresystemof16electrodesonthebaseofthemodel．ThemainWOrkiSasfollows：(1)Wedesignasourcecurrentmodule，apattern·settingmodule，ameasuremodulea
6、ndaacquiremodule．Workfrequencyofthesourcecurrentmoduleis50KHz，andpeak—peakvalueislmA．Thepattern—settingmodulecansetthemeasuremodeofEITsystembasing16electrodesarbitrarily,andthenfitanyimagingalgorithm．ThemeasuremodulehasbiggerSignal··to--NoiseRatiobecauseadoptinginstrumentationamplif
7、ier,Programmablegainamplifierandaccumulatemeasurement．Thesystemhasstablequality,highprecisionandsimplyoperation．(2)Wedesignamodelbasedoncompoundelectrodes，imagedthedifferentobjectindiameteLconductancebymeansofback-projectalgorithmtoimagingthephysicsmodelandgettingactualpoison，clearp
8、rofile．(3)Following
