一种集成式阻抗谱测量系统.pdf

《一种集成式阻抗谱测量系统.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、94传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2012年第3l卷第l2期一种集成式阻抗谱测量系统王达，王化祥，崔自强，高振涛，种楠楠(1．天津大学电气与自动化工程学院，天津300072；2．华北石油采油工艺研究院，河北任丘062552；3．南开大学信息科学技术学院，天津300071)摘要：针对传统阻抗测量仪器电路复杂、集成度低等问题，设计并实现了基于FPGA和AD5933的集成式阻抗谱测量系统。详细介绍了AD5933阻抗测量方法，FPGA系统架构及ICIPCore工作机理。实验评估了系统的测量精度和信噪比等性能指标；通过对

2、三元件生物阻抗模型的测量，进一步验证了系统测量的准确性。该系统具有体积小，功耗低，集成度高，抗干扰能力强，信噪比大于7OdB等特点，实现了阻抗谱测量系统的小型化。关键词：现场可编程门阵列；PicoBlaze微控制器；IC总线；AD5933；阻抗测量中图分类号：TM934文献标识码：A文章编号：1000--9787(2012)12--0094-03AnintegratedimpedancespectroscopymeasurementsystemWANGDa，WANGHuaxiang，CUIZi．qiang，GAOZhen．tao，CHONGNan．nan。(1．Scho

3、olofElectricalEngineeringandAutomation，TianjinUniversity，TiaIljin300072，China；2．ProductionTechnologyResearchInstituteofHuabeiOilCorporation，Renqiu062552，China；3．SchoolofInformationTechnicalScience，NankaiUniversity，Tianjin300071，China)Abstract：Aimingatproblemofcomplicatedcircuitandlowinte

4、grationoftraditionalimpedancemeasurementinstruments，anintegratedimpedancespectroscopymeasurementsystemisdesignedandimplementedbasedonFPGAandA1)5933．AD5933impedancemeasurementmethod，theFPGAsystemarchitectureandtheICIPCoreworkingmechanismareintroducedindetail．Thesystemmeasurementprecisiona

5、ndsignal—to-noiseratioareevaluatedbyexperiments，andthesystemmeasurementprecisionisfurtherverifiedbymeasuringtheimpedanceofthreeelementsmode1．Thesystemhasfeaturesofsmallsize，lowpowerconsumption，highintegration，stronganti—interferenceabilityanditssignal—to·noiseratioisabove70dB．Itiseasytor

6、ealizetheminiaturizationoftheimpedancespectroscopymeasurementsystem．Keywords：FPGA；PicoBlazemicrocontroller；ICbus；AD5933；impedancemeasurement0引言用硬件描述语言(very-high-speedintegratedcircuithardware阻抗谱测量在生物医学工程、工业测量等领域有着广descriptionlanguage，VHDL)编程，设计了一种基于FPGA和泛应用。通常，阻抗谱测量系统由多个模块组成，其中，涉AD5933的集

7、成式阻抗谱测量系统。系统功耗低，操作简及信号发生器、可编程增益放大器(PGA)、低通滤波器单，便于实现阻抗谱测量系统的小型化，具有广泛应用前(LPF)、模数转换器(ADC)以及信号解调模块，使系统结构景。复杂、集成度低，且不易实现便携。AD5933为Analog1AD5933阻抗测量方法Devices公司推出的一种集成式阻抗测量芯片，该芯片将AD5933功能框图如图1所示，芯片采用两电极法测量直接数字合成器(directdigitalsynthesizer，DDS)、模数转换阻抗，内置DDS产生正弦数字信号，经数模转换和可调增器、DSP微