基于multisine激勵與整周期采樣的多頻電阻抗成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于multisine激勵與整周期采樣的多頻電阻抗成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)多頻電阻抗成像系統(tǒng)是一種常見的非侵入式成像技術(shù)，用于獲取待測物體內(nèi)部的電阻抗分布。該技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用于乳腺、肺部和腦部等疾病的診斷。本論文將基于multisine激勵與整周期采樣的多頻電阻抗成像系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。1.引言多頻電阻抗成像（MF-EDI）是一種通過應(yīng)用多個頻率的電壓信號并測量相應(yīng)的電流來推導(dǎo)待測物體內(nèi)部電阻抗分布的技術(shù)。相比于傳統(tǒng)的單頻電阻抗成像技術(shù)，MF-EDI具有更高的分辨率和更快的成像速度。2.MF-EDI系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1激勵信號設(shè)計(jì)在MF-EDI系統(tǒng)中，激勵信號的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。傳統(tǒng)的MF-EDI系統(tǒng)使用單頻正弦信號進(jìn)行激勵，但這種方法難以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的成像結(jié)果。本文將采用multisine激勵信號，該信號具有多個頻率分量，并且能夠在頻域上均勻地覆蓋整個頻率范圍。2.2電流測量與整周期采樣為了獲取待測物體內(nèi)部的電阻抗分布，需要測量通過物體內(nèi)部的電流，同時保持較高的測量精度。為此，本文采用了整周期采樣的方法。整周期采樣是指在每個激勵周期內(nèi)完成一次完整的采樣，在每個頻率分量上都能夠獲取到完整的電流波形。3.硬件設(shè)計(jì)MF-EDI系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括激勵信號產(chǎn)生電路、電流測量電路和數(shù)據(jù)采集電路。3.1激勵信號產(chǎn)生電路激勵信號產(chǎn)生電路用于生成multisine激勵信號。該電路由一個信號發(fā)生器和多路濾波器組成。信號發(fā)生器負(fù)責(zé)產(chǎn)生基于multisine激勵信號的驅(qū)動信號，而多路濾波器用于將驅(qū)動信號分解成多個頻率分量，并分別輸出給待測物體。3.2電流測量電路電流測量電路用于測量通過待測物體的電流。該電路由多路鎖相放大器和數(shù)據(jù)采集卡組成。多路鎖相放大器將通過物體的電流波形放大并提取出相關(guān)信息，然后將結(jié)果輸出給數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采集。3.3數(shù)據(jù)采集電路數(shù)據(jù)采集電路用于接收來自電流測量電路的信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)采集電路由AD轉(zhuǎn)換器和控制電路組成。AD轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并通過控制電路將數(shù)據(jù)傳輸給相應(yīng)的處理器。4.系統(tǒng)成像算法系統(tǒng)成像算法是將電流測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為待測物體內(nèi)部的電阻抗分布圖像的關(guān)鍵。常用的算法包括線性重構(gòu)算法、全局優(yōu)化算法和迭代重構(gòu)算法等。本文將選用迭代重構(gòu)算法，該算法能夠通過反復(fù)迭代來提高成像精度。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析為了驗(yàn)證MF-EDI系統(tǒng)的性能，我們設(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，基于multisine激勵與整周期采樣的MF-EDI系統(tǒng)能夠獲取到物體內(nèi)部的電阻抗分布，并具有較高的成像精度和較快的成像速度。6.結(jié)論本論文基于multisine激勵與整周期采樣的多頻電阻抗成像系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并且進(jìn)行了一組實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證該系統(tǒng)的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)