★劉偉畢業(yè)論文

1、摘要I論文題目論文題目：基于：基于m序列的生物電阻抗快速測量方法研究序列的生物電阻抗快速測量方法研究學科名稱學科名稱：精密儀器及機械：精密儀器及機械研究生：劉：劉偉簽名：名：指導教師指導教師：楊宇祥：楊宇祥副教授副教授簽名：名：摘要生物電阻抗頻譜（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)隨著加載電信號頻率的改變而發(fā)生變化的特性。它是一種頻域的測量方法，能夠測得頻域較寬的阻抗譜來研究生物組織的生理特征。生物電阻抗的測量

2、要求創(chuàng)傷小或者無創(chuàng)傷、測量快速、精度高。本文選用了一種用電流源激勵的無創(chuàng)傷的四電極法測量生物電阻抗的方法，設(shè)計了一套高速采集系統(tǒng)，對采集數(shù)據(jù)進行了算法處理，得出電阻抗值。全文主要包括以下幾個部分：1.本文首先研究和分析了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、帶寬調(diào)節(jié)方便、二值函數(shù)便于實現(xiàn)，所以偽隨機信號m序列被選擇為電流源激勵模型，并用FPGA芯片實現(xiàn)。用m序列作為生物電阻抗模型的激勵源時，可以通

3、過求相關(guān)函數(shù)知道系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)，方便求出阻抗譜。2.為了實現(xiàn)快速測量，本文設(shè)計了一套基于FPGAARM的快速測量系統(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)計了電源模塊、激勵信號源模塊、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)實現(xiàn)了對m序列激勵信號和響應(yīng)信號的同步采樣完成了對實驗數(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F

4、FT之間的對應(yīng)關(guān)系，通過序列補零加長的方法，設(shè)計FFT的快速求相關(guān)函數(shù)的檢測算法，求取激勵電流與響應(yīng)電壓信號之間的互相關(guān)，即被測阻抗的時域沖激響應(yīng)。為了得到阻抗頻譜值，采用全相位頻譜分析方法，求取被測阻抗的頻率響應(yīng)，從而實現(xiàn)對電阻抗模型的多頻率同步快速測量。4.本文用電阻抗模型對構(gòu)建的測量系統(tǒng)和研究的算法做測量實驗，并對整個測量系統(tǒng)進行標定，分析測量結(jié)果的誤差。本文的研究實現(xiàn)了生物電阻抗多頻率同步測量為生物電阻抗快速測量研究提供了一種可

5、行的方法。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：m序列；生物電阻抗；同步采樣；全相位AbstractIIITitle：ResearchofBioelectricalImpedanceFastMeasurementMethodBasedonmSequenceMaj：PrecisionInstrumentMechanismName：WeiLIUSignature:Supervis：AssociateProf.YuxiangYANGSignature:Abstrac

6、tBioelectricalimpedancespectrum(BIS)indicatesaacterthatreflectselectricalimpedanceacter(includingresistancecapacitance)perfminginbiologicaltissuevarieswiththechangeofloadingsignalfrequency.Itisafrequencydomainmeasurement

7、methodtomeasurearelativelywidefrequencydomainimpedancespectruminresearchingthephysiologicalfeatureofbiologicaltissues.Bioelectricalimpedancemeasurementhastherequirementthatoftinywoundwoundabsencerapidmeasuringhighaccurac

8、y.Thisthesisemploysafourelectrodemethodadoptingcurrentsourceexcitationtomeasurebioelectricalimpedance.Itdesignsahighspeedacquisitionsystemafterwardsprocessesdatatoacquireimpedancevaluewithasetofalgithm.Themainresearchcon

9、tentisasfollows:1.Thethesisfirstlyresearchanalyzepropertiesofmsequence.Duetoautocrelationfunctionofmsequencepossessesthemeritssuchasclosetoimpulsefunctiondiscretepowerspectrumstrongantiinterferenceabilityconvenientbwidth

10、adjustmentbinaryfunctioniseasytorealizethemsequencepseudoromsignalischosenasthecurrentsourceexcitationmodelisimplementedonFPGAplatfm.Whenusingmsequenceasbioelectricityimpedancemodelexcitationsourceitcanobtainsystemimpact

11、responsethroughsolvingcrelationfunction.Therefeimpedancespectrumisconvenienttobeacquired.2.ItdesignsthehighspeedacquisitionsystemthatbasedonFPGAARMindertoachieverapidmeasurement.ThesystemusewithFPGAlogicprogrammablechipS

12、TM32microprocessasaceitdesignsseveralmodulessuchaspowersupplymoduleexcitationsignalsourcemoduleanalogtodigitalconvertermoduledatabuffermoduleFPGAfrontcontrolmoduleSTM32backendcontrolmodule.Itrealizessynchronoussamplingab