發(fā)布時間：2020-08-20 16:12

【摘要】：近些年功能近紅外光譜成像系統(tǒng)隨著生物醫(yī)學的發(fā)展而高速發(fā)展,廣泛應用于檢測人體腦部神經(jīng)活動引起的血流變化以及監(jiān)測腦部血氧代謝情況。為了便于研究人體腦部血氧信號,該文設計開發(fā)了一套基于光頻分復用雙通道的近紅外腦組織血氧檢測系統(tǒng)。首先,設計了光頻分復用的近紅外腦組織血氧檢測系統(tǒng)的硬件電路。針對連續(xù)波檢測系統(tǒng)存在的不足,設計了本系統(tǒng)的工作模式,并在此基礎(chǔ)上,采用美國國家儀器的數(shù)據(jù)采集卡以及現(xiàn)場可編程門陣列作為本系統(tǒng)的硬件平臺;分析了光源性能特點,進而設計了光源驅(qū)動電路以及數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路,并選用了頻分復用工作方式;分析了光電探測器的性能,確定了光電探測器的類型,進而設計出帶通濾波電路以及增益放大電路,完成了信號的預處理。其次,用FPGA以及LabVIEW編寫了近紅外腦組織血氧檢測系統(tǒng)的軟件程序。在硬件電路基礎(chǔ)上,根據(jù)頻分復用工作方式用FPGA開發(fā)了直接數(shù)字式頻率合成器程序。分析了系統(tǒng)的解調(diào)原理,用LabVIEW開發(fā)了數(shù)字信號的正交解調(diào)程序,針對近紅外光信號在組織中發(fā)散的問題,設計了改進的比爾朗伯定律算法,從而實現(xiàn)了對血紅蛋白濃度變化的計算。最后,研制了光頻分復用雙通道的近紅外腦組織血氧檢測系統(tǒng),并對其進行了硬件性能測試以及實驗驗證。設計了傳輸光纖并在光纖探頭處增加平凸透鏡,對DAC模塊以及信號處理模塊進行性能測試,驗證了其可行性。通過在前額組織中進行靜息狀態(tài)和Valsalva人體血氧檢測實驗,檢測并驗證了該系統(tǒng)的可靠性。
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：R741.044;TN911.7;TN791

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本文編號：2798175