以FPGA芯片为核心的数字化生物电阻抗测量实验平台,主要完成直接数字频率合成(DDS)的电流源模块、V/I变换和数字解调模块的研究.采用DDS技术生成正弦信号发生器,由THS4021改进的Howland电路设计压控电流源,在不同负载条件下测量其输出电流幅值的频率响应,并在不同频率下测量电流源的输出阻抗,对恒流源性能的稳定性和精度进行测定.解调方法采用数字化解调,测试不同激励频率下的数字正交解调输出误差变化情况.最后采用盐水槽实验系统进行成像实验.结果表明,电流源可在6.1～390.6 kHz范围输出多频激励信号,在600 kHz前保持在190 kΩ的输出阻抗.当信号频率从200 kHz逐渐增加到1.6 MHz时,解调电路输出的I和Q路误差逐渐增加,对应的幅度误差从1.13％增加到7.19％,相位误差从1.03％增大到5.34％.采用相邻激励-相邻测量模式对环氧树脂棒进行盐水槽成像实验,成像结果表明系统能够对单个目标物体实现较准确的定位,验证了本研究平台的可行性.
温度控制电路:该电路的数字电路部分在AR2输出端产生一个温度误差信号,该电压正比于热敏电阻检测的温度与所设定的温度之差,由程序控制计数器U62至U64实现温度设置.该电路通过数字调节改变控制脉冲占空比的方式而工作,或者说是切换由Q30等元件构成的电流源而工作.通过电流源的切换,可使得电流源电流通过热敏电阻产生的电压与它的电流经过参考电阻产生的电压相等,如果热敏电阻值与参考电阻值相等,则电流源作用在这两个电阻上所产生的电压相等,那么计数器输出波形占空比相等.通过U61B后在U60输入脚7脚和6脚产生的脉冲占空比相等.换言之,如果占空比相同,则流动池上的加热量和冷却量相等,从而使流动池的温度保持在精确的设定温度点上.如果热敏电阻指示出流动池温度太低,那热敏电阻和参考电阻上的电压值不相同,这将使温控电路启动加热至流动池处于预热状态,反之亦然.
