[发明专利]一种基于FPGA的便携式电阻抗成像系统及其工作方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的便携式电阻抗成像系统，其特征在于：包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分包括依次连接的PC机、Red pitaya开发板、压控恒流源模块、模拟多路复用器模块以及电极传感器阵列，所述软件部分包括Red pitaya OS系统、PC操作系统、STEM lab、以及MATLAB软件之间的通信与数据传输；

所述PC机(1)通过Red pitaya开发板板载网卡(3)与开发板主控芯片FPGA(5)进行通信，所述PC机作为上位机发出指令并运行Matlab软件对采集到的数据进行处理与完成图像重构，FPGA(5)作为开发板主控芯片，内嵌Cortex-A9的ARM处理器，运行Red pitaya OS系统，板载外设分为DAC电路(6)、IO扩展接口(7)以及ADC电路(8)，所述DAC电路(6)包括10位125Mhz的高速DAC，以及相应的滤波、放大电路，用以产生激励正弦电压信号；IO扩展接口(7)用于将FPGA(5)与多路复用器模块模块(10)相连接；ADC电路(8)包括10位125Mhz的高速ADC，以及相应的滤波、放大电路，用以采集电压信号并上传FPGA(5)。

2.如权利要求1所述的基于FPGA的便携式电阻抗成像系统，其特征在于：所述Redpitaya OS系统作为主控。

3.如权利要求1所述的基于FPGA的便携式电阻抗成像系统，其特征在于：利用Redpitaya开发板板载10位125Mhz高速DAC生成正弦波信号用于激励。

4.如权利要求1所述的基于FPGA的便携式电阻抗成像系统，其特征在于：利用Redpitaya开发板板载10位125Mhz高速ADC采集信号。

5.如权利要求1所述的基于FPGA的便携式电阻抗成像系统，其特征在于：Red pitaya开发板与PC机通过有线/无线网络互联。

6.权利要求1所述的基于FPGA的便携式电阻抗成像系统，其特征在于：使用STEM lab软件实现开发板FPGA与PC机进行通讯。

7.权利要求1所述的基于FPGA的便携式电阻抗成像系统，其特征在于：使用Matlab软件实现数据处理与EIT层析成像。

8.一种如权利要求1-7中任意一项所述的基于FPGA的便携式电阻抗成像系统的工作方法，其特征在于：步骤如下：

由Red pitaya开发板板载DAC电路发出的正弦电压信号经由压控恒流源模块(9)转变为正弦电流信号，并通过多路复用器模块(10)输出到电极传感器阵列(11)中的任意两个电极，这两个电极作为激励电极，激励待测物体并在物体内部产生电场，同时电极传感器阵列(11)的其他电极作为测量电极经由多路复用器模块(10)选通至ADC电路(8)，ADC电路(8)采集由激励电极产生的电场信息，当所有测量电极的电场信息采集完毕并上传至FPGA(5)中后，多路复用器模块(10)按顺时针或逆时针顺序选通下两个电极作为激励电极，包括第一次测量中的激励电极在内的其他电极作为采集电极，完成所有需要的电场信息的采集，FPGA5得到上述所有信息后上传至PC机(1)，PC机(1)中的Matlab程序对采集到的数据进行FFT处理，得到最终成像需要的电压信息，将该信息导入到Matlab内部的图像重构程序内，配合仿真得到的敏感矩阵，最终完成图像重构。