基于m序列的生物電阻抗快速測(cè)量方法研究.pdf

1、生物電阻抗頻譜(BIS)是指在生物組織中表現(xiàn)出的電阻抗特性（包含阻性和容性）隨著加載電信號(hào)頻率的改變而發(fā)生變化的特性。它是一種頻域的測(cè)量方法，能夠測(cè)得頻域較寬的阻抗譜來(lái)研究生物組織的生理特征。生物電阻抗的測(cè)量要求創(chuàng)傷小或者無(wú)創(chuàng)傷、測(cè)量快速、精度高。本文選用了一種用電流源激勵(lì)的無(wú)創(chuàng)傷的四電極法測(cè)量生物電阻抗的方法，設(shè)計(jì)了一套高速采集系統(tǒng)，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行了算法處理，得出電阻抗值。全文主要包括以下幾個(gè)部分:
　　1.本文首先研究和分析了

2、m序列的性質(zhì)。由于m序列的自相關(guān)函數(shù)接近于沖擊函數(shù)、功率譜離散、抗干擾能力強(qiáng)、帶寬調(diào)節(jié)方便、二值函數(shù)便于實(shí)現(xiàn)，所以偽隨機(jī)信號(hào)m序列被選擇為電流源激勵(lì)模型，并用FPGA芯片實(shí)現(xiàn)。用m序列作為生物電阻抗模型的激勵(lì)源時(shí)，可以通過(guò)求相關(guān)函數(shù)知道系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)，方便求出阻抗譜。
　　2.為了實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量，本文設(shè)計(jì)了一套基于FPGA+ARM的快速測(cè)量系統(tǒng)。系統(tǒng)以FPGA邏輯可編程芯片和STM32微處理器為核心，主要設(shè)計(jì)了電源模塊、激勵(lì)信號(hào)源模

3、塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、FPGA前端控制模塊和STM32后端控制模塊。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)m序列激勵(lì)信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)的同步采樣，完成了對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確采集。
　　3.本文研究了一套基于快速相關(guān)算法和全相位FFT求阻抗值的算法，利用循環(huán)卷積與FFT之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)序列補(bǔ)零加長(zhǎng)的方法，設(shè)計(jì)FFT的快速求相關(guān)函數(shù)的檢測(cè)算法，求取激勵(lì)電流與響應(yīng)電壓信號(hào)之間的互相關(guān)，即被測(cè)阻抗的時(shí)域沖激響應(yīng)。為了得到阻抗頻譜值，采用全相位頻譜分析方法，