CN114376552A - 基于fpga的电极切换装置、方法、以及电阻抗成像设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于FPGA的电极切换装置，应用于电阻抗成像设备，所述电阻抗成像设备包括信号源、多个电极、以及电压采集装置，所述多个电极与所述人体不同部位接触，所述信号源包括接入端和输出端，所述电压采集装置包括第一采集端和第二采集端，所述基于FPGA的电极切换装置包括FPGA控制器装置、若干模拟开关阵列，所述若干模拟开关阵列提供若干通道。本发明还提供了一种电阻抗成像设备、基于FPGA的电极切换方法、FPGA控制装置。本发明技术方案提供的基于FPGA的电极切换装置，能够同时选通相应的通道将相应的四个电极分别与接入端、输出端、第一采集端以及第二采集端连通，准确地采集电压信息。

Description

基于FPGA的电极切换装置、方法、以及电阻抗成像设备

技术领域

本发明涉及EIT成像技术领域，尤其涉及基于FPGA的电极切换装置、方法、以及电阻抗成像设备。

背景技术

生物电阻抗断层成像，是一种非侵入性的医学成像类型，基本原理是在被测量目标组织表面施加安全激励电流(电压)信号，同时测量目标组织表面的电压(电流)信号，由所测得的信号采用图像重构算法得到被检测组织内的阻抗(或阻抗变化)图像分布。

在进行生物电阻抗断层成像时，需要控制模拟开关的打开和关闭，从而当当前输出电极采集完毕后能够切换到下一输出电极接通电流，但是现有的控制模拟开关打开和关闭的FPGA控制装置为微处理器或者DSP，微处理器由于处理速度快但是不能够实现同时切换多个模拟开关矩阵中的模拟开关，从而导致切换模拟开关有时间差，不能准确地采集对应的电压信息。

发明内容

本发明提供基于FPGA的电极切换装置，通过FPGA控制器装置能够同时选通相应的通道将相应的四个电极分别与接入端、输出端、第一采集端以及第二采集端连通，准确地采集电压信息。

本发明第一方面提供一种基于FPGA的电极切换装置，应用于电阻抗成像设备，所述电阻抗成像设备包括信号源、多个电极、以及电压采集装置，所述多个电极与所述人体不同部位接触，所述信号源包括接入端和输出端，所述电压采集装置包括第一采集端和第二采集端，所述基于FPGA的电极切换装置包括FPGA控制器装置、若干模拟开关阵列，所述若干模拟开关阵列提供若干通道，可将每一电极与所述接入端、所述输出端、所述第一采集端、所述第二采集端中一者连通，所述若干模拟开关阵列在FPGA控制器装置的控制下每次选通相应的通道将相应的四个电极分别与所述接入端、所述输出端、所述第一采集端和所述第二采集端连通以形成电流回路和电压回路，其中，与所述接入端和所述输出端连通的两个电极形成激励电极对且相邻设置，所述激励电极对包括与所述输入端连接的第一激励电极和与所述输出端连接的第二激励电极；与所述第一采集端和所述第二采集端连通的两个电极为测量电极对且相邻设置，所述测量电极对包括与所述第一采集端连接的第一测量电极和第二测量电极，所述第一测量电极与所述第二激励电极相邻设置。

本发明第二方面提供一种电阻抗成像设备，所述电阻抗成像设备包括信号源、多个电极、以及电压采集装置，所述多个电极与所述人体不同部位接触，所述信号源包括接入端和输出端，所述电压采集装置包括第一采集端和第二采集端，、所述电阻抗成像设备还包括上述基于FPGA的电极切换装置。

本发明第三方面提供一种基于FPGA的电极切换方法，应用于上述基于FPGA的电极切换装置，所述电极切换方法包括：

当接收到切换控制指令时，发送使能信号和地址信号用于控制模拟开关阵列将相应的四个电极与所述接入端、所述输出端、所述第一采集端、所述第二采集端连通，所述地址信号包括电流回路地址和电压回路地址，所述电流回路地址用于控制模拟开关阵列选择选通当前激励电极对；所述电压回路地址用于控制模拟开关阵列选择当前测量电极对；

检测所述电压采集装置是否完成采集所述测量电极的电压数据；

当电压采集装置完成采集所述测量电极的电压数据，判断电压回路切换次数是否达到第一预测次数；

当所述电压回路切换次数未达到第一预测次数时，控制电压回路地址递增但电流回路地址保持不变，并切换相应的使能信号和地址信号；或者

当所述电压回路切换次数达到第一预测次数时，所述电压回路地址清零但电流回路地址递增；

判断电流回路切换次数是否达到第二预测次数；

当所述电流回路切换次数未达到第二预测次数时，控制电流回路地址递增但电压回路地址保持不变，并重新根据所述电压回路地址和所述电流回路地址发送所述相应的使能信号和地址信号。

本发明第四方面提供一种FPGA控制装置，所述FPGA控制装置包括，存储器，用于存储计算机程序；以及

处理器，用于执行所述计算机程序以实现上述基于FPGA的电极切换方法。

上述基于FPGA的电极切换装置，通过FPGA控制器装置选通若干模拟开关阵列的通道以使相应的四个电极与输入端、输出端、第一采集端和第二采集端连通，从而实现精确地采集人体各个皮肤位置的电压信号。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为发明一实施例提供的基于FPGA的电极切换装置的结构框图。

图2为发明实施例提供的基于FPGA的电极切换装置的电路示意图。

图3为发明实施例提供的电阻抗成像设备的结构框图。

图4为发明另一实施例提供的基于FPGA的电极切换方法的流程图。

图5为发明另一实施例提供的FPGA控制装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，如下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在本申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

请参阅图1-3，图1为发明一实施例提供的基于FPGA的电极切换装置10的结构框图。图2为发明实施例提供的基于FPGA的电极切换装置10的电路示意图。图3为发明实施例提供的电阻抗成像设备100的结构框图。

所述电阻抗成像设备100包括信号源20、多个电极、以及电压采集装置30。

所述信号源20包括接入端21和输出端22。所述接入端21用于提供预设波形的电流，所述输出端22通过人体与接入端21形成电流回路。

多个电极与所述人体不同部位接触。在本实施例中，多个电极之间形成椭圆状分布于人体皮肤。每一电极包括电流注入区域和电压采集区域，电流注入区域用于将接入端21输送的预设波形的电流作用于与该电极相接触的皮肤，电压采集区域用于采集与该电极相接触的皮肤在其他注入电流的电极的影响下所处的电势。

所述电压采集装置30包括第一采集端31和第二采集端32。第一采集端31和第二采集端32分别与两个电极连接，用于采集两个电极之间的电压值。

基于FPGA的电极切换装置10，应用于电阻抗成像设备100，所述基于FPGA的电极切换装置10包括FPGA控制器装置11、若干模拟开关阵列12。

所述若干模拟开关阵列12提供若干通道，每一通道用于将一个电极与接入端21、所述输出端22、所述第一采集端31、所述第二采集端32中任一者连通。所述若干模拟开关阵列12包括一个使能端和若干地址线，所述FPGA控制器装置11通过输出使能信号和选址信号给所述若干模拟开关阵列12，以控制相应的模拟开关阵列12使能以及选通相应的通道。使能端包括激活状态和未激活状态，当模拟开关阵列12的使能端处于激活状态时，模拟开关阵列12的通道能够将电极与接入端21、输出端22、所述第一采集端31、所述第二采集端32中任一者实现连通。当模拟开关阵列12的使能端处于未激活状态时，模拟开关阵列12的通道能够将电极与接入端21、输出端22、所述第一采集端31、所述第二采集端32中任一者实现断开。选址信号为导通信号，例如，第一模拟开关阵列12包括第一模拟开关和第二模拟开关，两个模拟开关导通的指令分别为0001和0010。当选址信号输入为0001时，第一模拟开关所在的通道导通。当选址信号再输入为0010时，第一模拟开关所在的通道关闭且第二模拟开关所在的通道导通。

FPGA控制器装置11可将每一电极与所述接入端21、所述输出端22、所述第一采集端31、所述第二采集端32连通。具体地，所述若干模拟开关阵列12在FPGA控制器装置11的控制下每次选通相应的通道将相应的四个电极分别与所述接入端21、所述输出端22、所述第一采集端31和所述第二采集端32连通以形成电流回路和电压回路。

在本实施例中，与所述接入端21和所述输出端22连通的两个电极形成激励电极对且相邻设置，所述激励电极对包括与所述输入端连接的第一激励电极和与所述输出端22连接的第二激励电极。与所述第一采集端31和所述第二采集端32连通的两个电极为测量电极对且相邻设置，所述测量电极对包括与所述第一采集端31连接的第一测量电极和第二测量电极，所述第一测量电极与所述第二激励电极相邻设置。例如，模拟开关阵列12包括第一模拟开关阵列12-第四模拟开关阵列12，每一模拟开关阵列12包括四条通道，分别为第一通道-第十六通道。若干电极包括第一电极-第十六电极，分别与第一模拟开关阵列12-第四模拟开关阵列12的16条通道连通。

所述FPGA控制器装置11还用于在所述当前激励电极对下，多次切换若干模拟开关阵列12的状态，用以依序将剩余的电极中的每两个电极切换为当前测量电极。具体地，第一模拟开关阵列12中的第一通道和第二通道与接入端21和输出端22连通，作为激励电极对。第一模拟开关阵列12中的第三通道和第四通道与第一采集端31和第二采集端32连通，当第三通道和第四通道之间的电压采集完毕后，FPGA控制器装置11控制第一模拟开关阵列12和第二模拟开关阵列12切换状态，以将第一开关阵列中的第四通道和第二开关阵列中的第五通道接通第一采集端31和第二采集端32，当第四通道和第五通道之间的电压采集完毕后，再依次控制采集第五通道和第六通道、第六通道和第七通道……第十五通道和第十六通道之间的电压值。此时，第一通道和第二通道处于激励电极对的状态下的电压采集完成。

所述FPGA控制器装置11还用于当电压回路切换次数达到第一预设次数时，控制所述若干模拟开关阵列12的切换状态以使所述第二通道切换为与所述第一接入端21连通作为所述第一激励电极，所述第三通道切换为与所述输出端22连通作为所述第二激励电极，以完成一次电流回路切换。具体地，当第一通道和第二通道处于激励电极对的状态下的电压采集完成时，需要切换激励电极对为第二通道和第三通道，且第二通道连通接入端21、第三通道连接输出端22，然后在第二通道和第三通道连通的电极作为激励电极对时，测量第四通道和第五通道、第五通道和第六通道……第十六通道和第一通道之间的电压值。从而使第二通道和第三通道作为激励电极对时，其余测量电极之间的电压值采集完成。

所述FPGA控制器装置11还用于在完成每一次电流切换后，控制所述若干模拟开关阵列12进行多次状态切换，在当前激励电极对下完成多次电压回路切换。具体地，FPGA控制器装置11还用于在第二通道和第三通道作为激励电极对时，其余测量电极之间的电压值采集完成时，控制第三通道和第四通道作为激励电极对完成采集测量电极之间的电压值，并且循环切换第四通道和第五通道、第五通道和第六通道……第十六通道和第一通道作为激励电极对并完成对应激励电极对对应的测量电极之间电压值的采集。

所述FPGA控制器装置11在所述电流回路切换的次数达到第二预测次数后，控制所述若干模拟开关阵列12去使能。具体地，当电流回路切换为第十六通道和第一通道作为激励电极时，切换次数为15次，此时每一电极连通一次接入端21和一次输出端22作为激励电极对，所有测量电极之间的电压值采集完毕，控制模拟开关阵列12去使能，采集终止。

请参看图4，其为发明另一实施例提供的基于FPGA的电极切换方法的流程图，基于FPGA的电极切换方法应用于基于FPGA的电极切换装置10。基于FPGA的电极切换装置10应用于电阻抗成像设备100，所述电阻抗成像设备100包括信号源20、多个电极、以及电压采集装置30，所述多个电极与所述人体不同部位接触，所述信号源20包括接入端21和输出端22，所述电压采集装置30包括第一采集端31和第二采集端32。所述基于FPGA的电极切换装置10包括FPGA控制器装置11、若干模拟开关阵列12，所述若干模拟开关阵列12提供若干通道，可将每一电极与所述接入端21、所述输出端22、所述第一采集端31、所述第二采集端32中一者连通，所述若干模拟开关阵列12在FPGA控制器装置11的控制下每次选通相应的通道将相应的四个电极分别与所述接入端21、所述输出端22、所述第一采集端31和所述第二采集端32连通以形成电流回路和电压回路。所述方法包括以下步骤。

步骤S10，当接收到切换控制指令时，发送使能信号和地址信号用于控制模拟开关阵列12将相应的四个电极与所述接入端21、所述输出端22、所述第一采集端31、所述第二采集端32连通。其中，所述地址信号包括电流回路地址和电压回路地址，所述电流回路地址用于控制模拟开关阵列12选择选通当前激励电极对；所述电压回路地址用于控制模拟开关阵列12选择当前测量电极对。在本实施例中，所述若干模拟开关阵列12提供若干通道，每一通道用于将一个电极与接入端21、所述输出端22、所述第一采集端31、所述第二采集端32中任一者连通。所述若干模拟开关阵列12包括一个使能端和若干地址线，所述FPGA控制器装置11通过输出使能信号和选址信号给所述若干模拟开关阵列12，以控制相应的模拟开关阵列12使能以及选通相应的通道。使能端包括激活状态和未激活状态，当模拟开关阵列12的使能端处于激活状态时，模拟开关阵列12的通道能够将电极与接入端21、输出端22、所述第一采集端31、所述第二采集端32中任一者实现连通。当模拟开关阵列12的使能端处于未激活状态时，模拟开关阵列12的通道能够将电极与接入端21、输出端22、所述第一采集端31、所述第二采集端32中任一者实现断开。选址信号为导通信号，例如，第一模拟开关阵列12包括第一模拟开关和第二模拟开关，两个模拟开关导通的指令分别为0001和0010。当选址信号输入为0001时，第一模拟开关所在的通道导通。当选址信号再输入为0010时，第一模拟开关所在的通道关闭且第二模拟开关所在的通道导通。

步骤S30，检测所述电压采集装置30是否完成采集所述测量电极的电压数据。具体地，第一模拟开关阵列12中的第一通道和第二通道与接入端21和输出端22连通，作为激励电极对。第一模拟开关阵列12中的第三通道和第四通道与第一采集端31和第二采集端32连通，当第三通道和第四通道之间的电压采集完毕后，FPGA控制器装置11控制第一模拟开关阵列12和第二模拟开关阵列12切换状态，以将第一开关阵列中的第四通道和第二开关阵列中的第五通道接通第一采集端31和第二采集端32，当第四通道和第五通道之间的电压采集完毕后，在依次控制采集第五通道和第六通道、第六通道和第七通道……第十五通道和第十六通道之间的电压值。此时，第一通道和第二通道处于激励电极对的状态下的电压采集完成。当电压采集装置30完成采集所述测量电极的电压数据为13时，表示第一通道和第二通道连通的电极作为激励电极对时，测量电极的电压值采集完成。

步骤S50，当电压采集装置30完成采集所述测量电极的电压数据，判断电压回路切换次数是否达到第一预测次数。其中，第一预测次数为13，当第一预测次数为13时，表示第一通道和第二通道连通的电极作为激励电极对时，测量电极的电压值采集完成。

步骤S70，当所述电压回路切换次数未达到第一预测次数时，控制电压回路地址递增但电流回路地址保持不变，并切换相应的使能信号和地址信号。当第一预测次数未达到13时，表示第一通道和第二通道连通的电极作为激励电极对时，测量电极的电压值未采集完成。例如，第一预设次数为12时，证明第十五通道和第十六通道之间连通的电极的电压值未采集，则控制第十五通道和第十六通道分别与第一采集端31和第二采集端32连通，采集第十五通道和第十六通道之间的电压值后，第一预设次数+1，达到13，表示所有测量电极的电压值采集完成。

步骤S90，当所述电压回路切换次数达到第一预测次数时，所述电压回路地址清零但电流回路地址递增。第一预设次数达到13时，表示所有测量电极的电压值采集完成。具体地，当第一通道和第二通道处于激励电极对的状态下的电压采集完成时，需要切换激励电极对为第二通道和第三通道，且第二通道连通接入端21、第三通道连接输出端22，然后在第二通道和第三通道连通的电极作为激励电极对时，测量第四通道和第五通道、第五通道和第六通道……第十六通道和第一通道之间的电压值。从而使第二通道和第三通道作为激励电极对时，其余测量电极之间的电压值采集完成。

步骤S110，判断电流回路切换次数是否达到第二预测次数。具体地，当电流回路切换为第十六通道和第一通道作为激励电极时，切换次数为15次，此时每一电极连通一次接入端21和一次输出端22作为激励电极对，所有测量电极之间的电压值采集完毕。

步骤S130，当所述电流回路切换次数未达到第二预测次数时，控制电流回路地址递增但电压回路地址保持不变，并重新根据所述电压回路地址和所述电流回路地址发送所述相应的使能信号和地址信号。具体地，FPGA控制器装置11还用于在第二通道和第三通道作为激励电极对时，其余测量电极之间的电压值采集完成时，控制第三通道和第四通道作为激励电极对完成采集测量电极之间的电压值，并且循环切换第四通道和第五通道、第五通道和第六通道……第十六通道和第一通道作为激励电极对并完成对应激励电极对对应的测量电极之间电压值的采集。

步骤S150，当所述电流回路切换次数达到第二预测次数时，控制模拟开关阵列12去使能，采集终止。具体地，当电流回路切换为第十六通道和第一通道作为激励电极时，切换次数为15次，此时每一电极连通一次接入端21和一次输出端22作为激励电极对，所有测量电极之间的电压值采集完毕，控制模拟开关阵列12去使能，采集终止

本发明第三方面提供一种FPGA控制装置11，请参看图5，所述FPGA控制装置11包括存储器802和处理器801。存储器802用于存储基于FPGA的电极切换指令，处理器801用于执行基于FPGA的电极切换指令以实现基于FPGA的电极切换方法。

其中，处理器801用于运行存储器802中存储的基于FPGA的电极切换指令。

存储器802至少包括一种类型的可读存储介质，该可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器802在一些实施例中可以是计算机设备的内部存储单元，例如计算机设备的硬盘。存储器802在另一些实施例中也可以是外部计算机设备的存储设备，例如计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(FlashCard)等。进一步地，存储器802还可以既包括计算机设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器802不仅可以用于存储安装于计算机设备的应用软件及各类数据，例如实现升降智能处理的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。

该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行该计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。该计算机设备可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。该计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，该计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。该计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。该可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

所属领域的技术人物可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，该单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

该作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

该集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、流动硬盘、只读存储介质(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储介质(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。并且本文中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。

显然，本领域的技术人物可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘且本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于FPGA的电极切换装置，应用于电阻抗成像设备，所述电阻抗成像设备包括信号源、多个电极、以及电压采集装置，所述多个电极与所述人体不同部位接触，所述信号源包括接入端和输出端，所述电压采集装置包括第一采集端和第二采集端，其特征在于，所述基于FPGA的电极切换装置包括FPGA控制器装置、若干模拟开关阵列，所述若干模拟开关阵列提供若干通道，可将每一电极与所述接入端、所述输出端、所述第一采集端、所述第二采集端中一者连通，所述若干模拟开关阵列在FPGA控制器装置的控制下每次选通相应的通道将相应的四个电极分别与所述接入端、所述输出端、所述第一采集端和所述第二采集端连通以形成电流回路和电压回路，其中，与所述接入端和所述输出端连通的两个电极形成激励电极对且相邻设置，所述激励电极对包括与所述输入端连接的第一激励电极和与所述输出端连接的第二激励电极；与所述第一采集端和所述第二采集端连通的两个电极为测量电极对且相邻设置，所述测量电极对包括与所述第一采集端连接的第一测量电极和第二测量电极，所述第一测量电极与所述第二激励电极相邻设置。

2.如权利要求1所述的基于FPGA的电极切换装置，其特征在于，所述FPGA控制器装置还用于在所述当前激励电极对下，多次切换若干模拟开关阵列的状态，用以依序将剩余的电极中的每两个电极切换为当前测量电极。

3.如权利要求1所述的基于FPGA的电极切换装置，其特征在于，所述FPGA控制器装置还用于当电压回路切换次数达到第一预设次数时，控制所述若干模拟开关阵列的切换状态以使所述第二通道切换为与所述第一接入端连通作为所述第一激励电极，所述第三通道切换为与所述输出端连通作为所述第二激励电极，以完成一次电流回路切换。

4.如权利要求1所述的基于FPGA的电极切换装置，其特征在于，所述FPGA控制器装置还用于在完成每一次电流切换后，控制所述若干模拟开关阵列进行多次状态切换，在当前激励电极对下完成多次电压回路切换。

5.如权利要求1所述的基于FPGA的电极切换装置，其特征在于，所述FPGA控制器装置在所述电流回路切换的次数达到第二预测次数后，控制所述若干模拟开关阵列去使能。

6.如权利要求1所述的基于FPGA的电极切换装置，其特征在于，所述若干模拟开关阵列包括一个使能端和若干地址线，所述FPGA控制器装置通过输出使能信号和选址信号给所述若干模拟开关阵列，以控制相应的模拟开关阵列使能以及选通相应的通道。

7.一种电阻抗成像设备，其特征在于，所述电阻抗成像设备包括信号源、多个电极、以及电压采集装置，所述多个电极与所述人体不同部位接触，所述信号源包括接入端和输出端，所述电压采集装置包括第一采集端和第二采集端，所述电阻抗成像设备还包括如权利要求1～6所述的基于FPGA的电极切换装置。

8.一种基于FPGA的电极切换方法，应用于如权利要求1～6任一项所述的基于FPGA的电极切换装置，其特征在于，所述电极切换方法包括：

当接收到切换控制指令时，发送使能信号和地址信号用于控制模拟开关阵列将相应的四个电极与所述接入端、所述输出端、所述第一采集端、所述第二采集端连通，所述地址信号包括电流回路地址和电压回路地址，所述电流回路地址用于控制模拟开关阵列选择选通当前激励电极对；所述电压回路地址用于控制模拟开关阵列选择当前测量电极对；

检测所述电压采集装置是否完成采集所述测量电极的电压数据；

当电压采集装置完成采集所述测量电极的电压数据，判断电压回路切换次数是否达到第一预测次数；

当所述电压回路切换次数未达到第一预测次数时，控制电压回路地址递增但电流回路地址保持不变，并切换相应的使能信号和地址信号；或者

当所述电压回路切换次数达到第一预测次数时，所述电压回路地址清零但电流回路地址递增；

判断电流回路切换次数是否达到第二预测次数；

当所述电流回路切换次数未达到第二预测次数时，控制电流回路地址递增但电压回路地址保持不变，并重新根据所述电压回路地址和所述电流回路地址发送所述相应的使能信号和地址信号。

9.如基于权利要求8所述的基于FPGA的电极切换方法，其特征在于，还包括：当所述电流回路切换次数达到第二预测次数时，控制所述若干模拟开关阵列去使能。

10.一种FPGA控制装置，其特征在于，所述FPGA控制装置包括，

存储器，用于存储计算机程序；以及

处理器，用于执行所述计算机程序以实现所述权利要求8或9所述的基于FPGA的电极切换方法。

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