用于电阻抗成像系统的单电源差分电流源

摘要：

为优化电阻抗成像(EIT)系统中所使用的电压控制电流源,设计一个单电源差分电流源以简化其中电流源电路的供电方式并提高其输出阻抗.基于差分电流源设计一个能够单电源供电的电流源,并针对该电路采用连入负电容补偿电路的方法进行外部电路补偿.在NI Multisim 10环境下,对单电源差分电流源以及补偿后的单电源差分电流源进行仿真,根据输出阻抗公式计算出仿真环境下单电源差分电流源补偿前后的输出阻抗.通过7280锁相放大器对电路中负载电压幅值的采集,可获得负电容补偿电路中部分参数调整前后对输出电流的影响,并将测试数据根据输出阻抗公式计算出实际电路的输出阻抗.通过NI USB-6281数据采集卡测得补偿后电流源的功率谱,并以一定浓度NaCl溶液作为负载测试其在EIT硬件系统中的稳定性.实验结果表明,负电容补偿电路中部分参数调整后,负载为1和10 kΩ,在1 000 kHz时,其电压幅值变化率仅为0.32％、0.35％,在不同频率下,负载电压幅值的稳定性有显著提高.单电源差分电流源经过外部电路补偿之后,其输出阻抗在1 ～ 100 kHz范围内均为1 MΩ以上,约为补偿前的5倍,与未补偿时相比有较大提高.在测得的功率谱中,有用信号高出噪声信号70 dB以上,体现该设计较好的抑制噪声能力.计算所得的负载电压幅值相对误差均小于0.0180％,表明该设计具有良好的稳定性.可见,经过外部电路补偿的单电源差分电流源能够适用于一般的EIT系统.

关键词：电阻抗成像、输出阻抗、差分电流源、单电源、负电容补偿

所属期刊栏目：35

分类号：R318(医用一般科学)

资助基金：国家自然科学基金51307120,51477117

在线出版日期：2016-11-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：636-640