电阻抗层析成像技术(Electrical Impedance Tomography,简称EIT)是一种新型的医学成像技术,通过向人体表面的阵列电极注入极其微小的安全激励电流,测量人体体表的电压,并将测量得到的电压信号通过特定的图像重建算法来重建人体电阻抗分布图像,具有非侵入、无辐射和低成本的优点。由于单频电阻抗成像技术采用某一固定的频率作为激励频率,因此只能得到该频率下的阻抗信息,无法获得其他频率下的阻抗信息。为了获得多个频率下的阻抗信息,研究工作主要针对多频电阻抗成像技术展开研究,具体工作主要包括:(1)设计实现了多频激励电流源硬件电路,可以输出多个频率混合的激励电流信号,且幅值和频率易于调节。该多频激励电流源由FPGA构造多频DDS模块,经过D/A转换为模拟电压信号,经过电压控制电流源电路(VCCS)转换为电流信号,通过加入反馈回路,提高电流源的输出阻抗。(2)针对多频EIT的解调算法进行研究,设计实现了基于FPGA的多频正交序列解调算法,该解调算法由FPGA产生多个与激励信号同频率的正弦和余弦信号作为参考信号,与A/D采样得到的多频数字信号分别作乘累加得到每个频率下的实部和虚部信息,通过CORDIC算法得到每个频率下的幅值和相位信息。该解调算法能够同时提取每个频率下的阻抗信息,具有较高的速度和精度。(3)设计实现了多频EIT系统的硬件平台,包括多频激励电流源模块产生激励电流信号,激励测量开关选通电路,信号预处理和A/D采集模块,多频正交序列解调模块,PicoBlaze逻辑控制模块,数据输出缓存和USB通讯模块。该系统具有结构灵活,易于扩展,测量精度高,速度快的特点。(4)设计实现了多频EIT系统硬件平台的软件编程,包括FPGA编程设计,USB固件程序设计,PicoBlaze编程设计,并对程序进行了仿真和调试。(5)完成了多频激励电流源,多频解调的仿真和实验性能测试,并对整个多频EIT系统性能进行了实验测试。测试结果表明,实现的多频激励电流源具有较高的输出阻抗,满足多频EIT系统的要求。系统工作稳定,且精度较高。