基于頻域?qū)拵盘柕纳镒杩箿y量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于生物阻抗測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于頻域?qū)拵盘柕纳镒杩箿y量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]生物阻抗測量是一種利用生物組織與器官的電特性及其變化規(guī)律提取與人體生理、病理狀況相關(guān)信息的檢測技術(shù)，具有無創(chuàng)、無害、廉價、操作簡單和功能信息豐富等特點(diǎn)。在進(jìn)行生物阻抗測量時，根據(jù)待測生物組織的頻率特性，需要發(fā)射不同頻率的正弦單音信號，每發(fā)一個單音正弦信號，測量一次生物組織在該頻率下的幅度和相位，需要經(jīng)過多次重復(fù)測量，才能得到所需的幅相響應(yīng)。當(dāng)需要頻率精度較高時，往往一次完整的頻域測量需要幾百上千次單音測量的合成，這會導(dǎo)致速度非常慢。例如:在IKHz?2MHz內(nèi)選取100個頻率，通過數(shù)字頻率綜合器發(fā)單音信號，每發(fā)送一次單音，測量一次該單音信號的幅度和相位。100個頻點(diǎn)需要測量100次才能完成全頻段的掃描。因此，該現(xiàn)有方法一般存在一些不足:1)速度非常慢:在實際場景中，測試者手握探頭，并判斷探頭與生物組織的接觸情況，接觸良好后保持一段時間以待測量完畢；如果測量設(shè)備需要測試者保持的時間大于I秒，測試者的肢體抖動便會影響測試結(jié)果，而傳統(tǒng)的方法數(shù)據(jù)采集時間加上信號處理時間，遠(yuǎn)大于I秒；2)頻率分辨力低:頻率分辨力越高，能體現(xiàn)生物組織的頻率響應(yīng)細(xì)節(jié)，在做算法的數(shù)據(jù)擬合時能更精確，而更高的頻率分辨力需要更多的頻點(diǎn)，系統(tǒng)速度將更低。
[0003]而另一種方法是采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器發(fā)送脈沖信號，由于脈沖信號經(jīng)過離散傅立葉變換之后能反映整個頻域的信息。但這種方法存在單個頻點(diǎn)的信噪比很低，且其時域波形為脈沖，脈沖信號對電路的動態(tài)和響應(yīng)時間要求很高，因此該方法現(xiàn)有技術(shù)一般用的較少。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型的目的是提供一種快速采樣和分辨率高的基于頻域?qū)拵盘柕纳镒杩箿y量系統(tǒng)。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種基于頻域?qū)拵盘柕纳镒杩箿y量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
[0007]CPU控制單元，用于控制該系統(tǒng)的生物組織測量；
[0008]FPGA處理單元，與所述CPU控制單元連接；
[0009]數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，與所述FPGA處理單元連接，用于將數(shù)字信號與模擬信號實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換；
[0010]信號放大單元，與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換單元連接，用于將模擬信號放大；
[0011]生物阻抗測量電極陣列，與所述信號放大單元連接，用于激勵和采集生物組織的生物阻抗信號。
[0012]優(yōu)選的，所述FPGA處理單元包括信號合成模塊、與所述信號合成模塊連接的FIR整形濾波模塊、FIR窄帶濾波模塊和與所述FIR窄帶濾波模塊連接的離散傅里葉變換模塊。
[0013]優(yōu)選的，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模單元包括過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊I和過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊II，其中所述過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與所述FIR整形濾波模塊連接，所述過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊I和所述過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊II分別均與所述FIR窄帶濾波模塊連接。
[0014]進(jìn)一步的，所述信號放大單元包括模擬前端驅(qū)動模塊、模擬前端放大模塊I和模擬前端放大模塊II，其中所述模擬前端驅(qū)動模塊與所述過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連接，所述模擬前端放大模塊I與所述過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊I連接，所述模擬前端放大模塊II與所述過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊II連接。
[0015]更進(jìn)一步的，所述生物阻抗測量電極陣列主要由四個生物阻抗測量電極呈圓周陣列分布構(gòu)成，所述生物阻抗測量電極分別與所述模擬前端驅(qū)動模塊、所述模擬前端放大模塊I和所述模擬前端放大模塊II連接。
[0016]采用上述結(jié)構(gòu)后，本實用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)如下:本實用新型采用分別采集待測生物組織的輸入輸出信號的雙通道，在FPGA內(nèi)部同時做并行解調(diào)運(yùn)算，使測試系統(tǒng)能一次生成幾千個頻點(diǎn)的幅度和相位信息，同時不僅將測量速度提高了幾百倍，而且還提高了頻率分辨率。
【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明:
[0018]圖1是本實用新型實施例所述生物阻抗測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]附圖標(biāo)記:
[0020]10-CPU控制單元；20-FPGA處理單元，21-信號合成模塊，22-FIR整形濾波模塊，23-FIR窄帶濾波模塊，24-離散傅里葉變換模塊；30_數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，31-過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，32-過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊I，33_過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊II ;40_信號放大單元，41-模擬前端驅(qū)動模塊，42-模擬前端放大模塊I，43-模擬前端放大模塊II ；50-生物阻抗測量電極陣列，51-生物阻抗測量電極。
【具體實施方式】
[0021]以下所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不因此而限定本實用新型的保護(hù)范圍。
[0022]如圖1所示，本實用新型實施例提供了一種基于頻域?qū)拵盘柕纳镒杩箿y量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
[0023]CPU控制單元10，用于控制該系統(tǒng)的生物組織測量；
[0024]FPGA處理單元20，與所述CPU控制單元10連接；
[0025]數(shù)模轉(zhuǎn)換單元30，與所述FPGA處理單元20連接，用于將數(shù)字信號與模擬信號實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換；
[0026]信號放大單元40，與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換單元30連接，用于將模擬信號放大；
[0027]生物阻抗測量電極陣列50，與所述信號放大單元40連接，用于激勵和采集生物組織的生物阻抗信號。
[0028]其中，所述FPGA處理單元20包括信號合成模塊21、與所述信號合成模塊21連接的FIR整形濾波模塊22、FIR窄帶濾波模塊23和與所述FIR窄帶濾波模塊23連接的離散傅里葉變換模塊24。
[0029]所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模單元30包括過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊31、過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊I 32和過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊II 33，其中所述過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊31與所述FIR整形濾波模塊22連接，所述過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊I 32和所述過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊II 33分別均與所述FIR窄帶濾波模塊23連接。
[0030]所述信號放大單元40包括模擬前端驅(qū)動模塊41、模擬前端放大模塊I 42和模擬前端放大模塊II 43，其中所述模擬前端驅(qū)動模塊41與所述過采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊31連接，所述模擬前端放大模塊I 42與所述過采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊I 32連接，所述模擬前端放大模塊II 43與所述過采樣