[发明专利]一种用于电阻抗成像的高精度数据采集系统

摘要

本发明公开了一种新的用于电阻抗成像的高精度数据采集系统，该系统采用主控制模块、可编程电流源、电极接口模块、电压测量模块、电流检测模块、数字解调模块、通讯接口模块等构建，通过电流检测模块和可编程电流源实现成像目标区域激励电流的准确调控、通过电极接口模块中的电极选择开关系统实现分布差数的有效抑制、电极接口模块中的电极导线双重屏蔽系统实现外界干扰的有效阻断、通过数字解调模块实现响应信号与激励信号的相关解调。可以有效抑制电阻抗成像数据采集系统中的分布参数与外界干扰的影响问题，降低测量结果的非线性误差并提高测量数据的信噪比，破解电阻抗成像研究中数据采集精度难以进一步提高的关键性问题，有着重要的应用价值。

主权项

一种用于电阻抗成像的高精度数据采集系统，其特征在于，该系统的主要部件包括：一系列粘贴于被测目标表面的电极，用于采集目标区域的电阻抗信息；一个可编程电流源，用以产生所需频率与幅度的激励电流信号；一个电极接口模块，用于选择激励电极与测量电极；一个电压测量模块，用于测量选定电极对间的响应电压差信号；一个电流检测模块，用于检测实际注入目标区域的电流强度；一个数字解调模块，用于计算被测电阻抗信息；一个通讯接口模块，用于与上位机进行通讯并上传采集到的电阻抗信息；一个主控制模块，该主控制模块分别连接可编程电流源、数字解调模块、电极接口模块、通讯接口模块，用于对系统工作状态与采集过程进行控制，该主控制模块依据上位机的指令对依据所建立的数据采集系统工作状态进行配置并对数据采集过程进行管理；在数据采集过程中，主控制模块实时监测激励电流的实际强度，当实际电流强度与预期值偏离达到一定程度时，自动调节可编程电流源的输出幅值，以确保成像目标区域实际注入的电流满足要求；针对每个所述电极，分别设置1个单独的电流检测器；各所述电流检测器与电极之间通过电极接口模块中的单刀双掷开关控制；所述电流检测器包括相并联的运算放大器和反馈电阻R，应用运算放大器的虚短效应使电流检测输入端达到虚地效果；工作时，所述主控制器将电流返回端电极与相应的电流检测器连通，电流检测器将该电流转换成与之成正比例关系的电压信号，并通过“多选一”电子开关传给所述数字解调模块，进行电流幅度的解调运算。