基于EIT技术的MEMS传感器数据采集系统的研究与设计

摘要

电阻抗成像技术(EIT：Electrical Impedance Tomography)是近年来迅速发展起来的一种新颖的图像重构技术，用于反映物体内部电阻率或电容率的分布及其变化，通过在物体表面施加电流并进行边界电压测量，将测量数据通过成像软件重构出获得物体内部电阻率或电容率的分布图像，反映物体内部电参数变化。目前EIT技术主要应用于医疗诊断。
　　微机电(MEMS)传感器是当代发展最为迅速的传感器之一，基于EIT技术的传感器及其信号处理研究提出了一种新的传感方法。新的传感器和传感方法的研究为MEMS传感器的发展与应用开拓了广泛的空间。
　　本文研究目标是将EIT技术应用到MEMS传感之中，课题的主要任务是完成基于EIT技术的MEMS传感器电流激励和电压测量方式的数据采集系统硬件和软件设计。
　　本文首先对用于工业控制和医学领域的EIT系统进行结构分析，对电流激励和电压测量数据采集系统的基本组成进行了研究。在分析和研究的基础上，建立了基于EIT技术的MEMS传感器数据采集硬件电路。设计并实现了一种单片机控制的数据采集程序控制系统。论文对于构建的软硬件系统进行了实验，以硅片为实验对象，通过简单的加工制作了测试样品，对系统部分模块进行测试与调试，最后通过该系统对制作好的样品进行数据采集实验，重建了样品的电阻率的分布图像。
　　分析和实验表明，所构建的硬件系统运行正常，可以用于数据采集，数据存储与采集控制软件工作稳定有效，成像结果清晰直观。