CN117084657A - 基于fpga的电极切换装置、方法、以及电阻抗成像设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种基于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，其特征在于，所述电压采集装置包括若干测量单元，每一个所述测量单元对应一组电极；所述基于FPGA的电极切换装置包括FPGA控制器装置、第一模拟开关阵列和多个第二开关阵列；所述第一模拟开关阵列每次可选择性地将两个相邻的电极接入所述电源输入端和电源输出端以作为激励电极；所述每一所述第二模拟开关阵列与所述FPGA控制器装置和一个测量单元电性连接，所述多个第二模拟开关阵列在所述FPGA控制器装置的控制下同时工作，且在每一组电极中选择一对相邻的电极作为测量电极对。本申请提高了采集电压信息的效率。

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

本申请涉及EIT成像技术领域，尤其涉及一种基于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。目前的电压采集方案包括相邻注入法，然而现有的相邻注入法的电极切换方案中在测量电压时耗时较长，在电极脱落时难以判断。

发明内容

本申请提供了一种提高测量效率的基于FPGA的电极切换装置。

本申请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，所述信号源包括电源输入端和电源输出端，所述电压采集装置包括若干个第一采集端，所述每个第一采集端都有对应的第二采集端，其特征在于，所述电压采集装置包括若干测量单元，每一个所述测量单元对应一组电极，每一组中的电极依序相邻，各组之间包含多个电极且电极数量相同，且每一组电极的第一个电极与前相邻的一组电极的最后一个电极相同，每一组电极的最后一个电极与后相邻的一组电极的第一个电极相同；所述基于FPGA的电极切换装置包括FPGA控制器装置、第一模拟开关阵列和多个第二开关阵列；所述第一模拟开关阵列与所述FPGA控制器装置和所述信号源电性连接，所述第一模拟开关阵列在所述FPGA控制器装置的控制下，每次可选择性地将两个相邻的电极接入所述电源输入端和电源输出端以作为激励电极；所述每一所述第二模拟开关阵列与所述FPGA控制器装置和一个测量单元电性连接，所述多个第二模拟开关阵列在所述FPGA控制器装置的控制下同时工作，且每个第二模拟开关阵列在所述FPGA控制器装置的控制下在每一组电极中选择一对相邻的电极作为测量电极对，各组电极中的测量电极对间隔相同数量个电极。

本申请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，所述信号源包括电源输入端和电源输出端，电压采集装置包括若干个第一采集端，所述每个第一采集端都有对应的第二采集端，所述电阻抗成像设备还包括上述的基于FPGA的电极切换装置。

本申请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第一模拟开关阵列将两个相邻的电极接入所述电源输入端和电源输出端以作为激励电极，控制多个第二模拟开关阵列在每一组电极中选择一对相邻的电极作为测量电极对，所述每个测量电极对与所述电压采集装置中的一个第一采集端和与所述第一采集端对应的第二采集端连通，在各组电极中的选择的一对测量电极对间隔相同数量个电极；

检测所述电压采集装置是否完成采集所述每组中选择的测量电极对的电压数据；

当电压采集装置完成采集所述每组中选择的测量电极对的电压数据，多次切换所述多个第二开关阵列的状态以在当前激励电极对下，多次同时在所述每组电极中依序选取下一个未测量电极对进行同时测量；

判断在当前激励电极对下，同时测量的次数是否等于所述每组的电极数量；

若同时测量的次数等于所述每组的电极数量，控制当前激励电极对不变，同时在所述每组电极中依序选取下一个未测量电极对进行同时测量；

若同时测量的次数的等于所述每组的电极对数量，多次切换所述第一模拟开关阵列的状态以递增所述激励电极对的电极地址并在不同的激励电极对下多次同时在所述每组电极中依序选取一个未测量的电极对进行同时测量，所述每组中选取的电极对彼此间隔的电极数量相同。

判断所述激励电极对的电极地址递增次数是否等于所述若干电极的数量；

若所述激励电极对的电极地址递增次数等于所述若干电极的数量，控制所述若干模拟开关阵列去使能。

本申请第四方面提供一种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的电极切换装置包括第一模拟开关。用于选择激励电极，若干第二模拟开关，每个第二模拟开关对应一组电极，每组电极电极数量相同；每个第二模拟开关从对应的电极组中选择两个相邻电极作为测量电极对，从每组中选择的电极对彼此间隔的电极数量相同；在激励电极对不同的情况下，从每组电极中选择的一个电极对以同时测量电压，直至每组电极中的电极对测量完毕；再递增激励电极地址以在每个相邻电极组成的激励电极的情况下，完成电压测量。本方案提升了测量效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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并行测量的方案图表。

图6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_，图1为本发明实施例提供的电阻抗成像设备100的结构框图。电阻抗成像设备100包括：电信号源20、电压采集装置30、基于FPGA的电极切换装置10。所述电信号源20包括电源输入端21和电源输出端22，所述电源输入端21用于提供预设波形的电流，所述电源输出端22通过人体与电源输入端21形成电流回路。

在本实施例中，多个电极之间形成椭圆状分布于人体皮肤，与人体不同部位接触；若干电极可作为电源输入电极和电源输出电极和电压采集电极的第一采集端和与所述第一采集端对应的第二采集端，电源输入电极用于将电源输入端21输送的预设波形的电流作用于与该电极相接触的皮肤，电源输出电极用于将电源输出端22和电源输入端21和人体连通；电压采集电极用于采集与该电极相接触的皮肤所处的电势，所述电势受注入电流的电极的影响。电压采集装置30包括若干个第一采集端31和与所述第一采集端对应的第二采集端32。每个第一采集端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。

请参阅图2，图2为本申请一实施例提供的基于FPGA的电极切换装置10的结构框图。图3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。

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和若干模拟开关阵列12，所述若干模拟开关阵列包括第一模拟开关阵列和若干第二模拟开关阵列。所述基于FPGA的电极切换装置10用于控制若干组电极40。

所述若干模拟开关阵列12提供若干通道，其中所述第一模拟开关阵列的每一通道用于将一个电极与电源输入端21和所述电源输出端22连通；所述若干第二模拟开关阵列的每一通道用于将一个电极与所述第一采集端31和所述第二采集端32中任一者连通。所述模拟开关阵列12中的每个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，当所述第一模拟开关阵列的使能端处于激活状态时，所述第一模拟开关阵列的通道能够将电极与电源输入端21和电源输出端22连通；当所述若干第二模拟开关阵列的使能端处于激活状态时，所述第二模拟开关阵列的通道能够将电极与所述若干个第一采集端31和所述第二采集端32中实现连通。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电源输入端21、电源输出端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。选址信号为电极导通信号，例如，第一模拟开关阵列12中的第一模拟开关，电极导通信号为1100时，第一模拟开关中共有四个通道且第一个通道与第二个通道导通。

在本实施例中，将电极分为若干组，每组包含多个电极且电极的数量相同，在每次测量时，在每组电极对中选取一个电极同时测量，且每次同时测量的电极对之间间隔的电极数量相同。其中，每组电极中的电极依序相邻，且每一组的电极的第一个电极和相邻的前面一组电极的最后一个电极相同，每一组电极的最后一个电极与相邻的后面一组电极的第一个电极相同。例如，当电极数量为16个时，将16个电极分为四组，第一组电极为第1和2和3和4和5电极；第二组电极为第5和6和7和8和9电极；第三组电极为第9和10和11和12和13电极；第四组电极为第13和14和15和16和1电极。

所述基于FPGA的电极切换装置包括FPGA控制器装置和第一模拟开关阵列和多个第二开关阵列。所述第一模拟开关阵列与所述FPGA控制器装置和所述信号源电性连接，以在所述FPGA的控制下在所述16个电极中选择两个电极与接入所述电源输入端和电源输出端作为激励电极，且两个电极为相邻电极，例如，所述第一模拟开关阵列选择第1和2电极与所述电源输入端和电源输出端连通作为激励电极。

所述每个模拟第二开关阵列控制一组电极，例如，第一个第二开关阵列控制第一组电极和第二个第二开关阵列控制第二组电极和第三个第二开关阵列控制第三组电极和第四个第二开关阵列控制第四组电极。如图3所示，电压采集装置包括若干测量单元ADC13，每个测量单元对应一组电极，例如，当电极数量为16个时，将电极分为四组，电压采集装置包括四个测量单元，一组电极对应一个测量单元，每个测量单元一组电极中与电压采集装置中的采集端连通的电极。

在本实施例中，每个第二模拟开关阵列在所述FPGA控制器装置的控制下在每一组电极中选择一对相邻的电极作为测量电极对，各组电极中的测量电极对间隔相同数量个电极。例如，第一模拟开关选择第1和2电极作为激励电极，第一第二模拟开关选择第一组中的第1和2电极与第一测量单元中的第一采集端和第二采集端连通以作为测量电极；第二第二模拟开关选择第二组中的第5和6电极与第二测量单元中的第一采集端和第二采集端连通以作为测量电极；第三第二模拟开关选择第三组中的第9和10电极与第三测量单元中的第一采集端和第二采集端连通以作为测量电极；第四第二模拟开关选择第四组中的第13和14电极与第四测量单元中的第一采集端和第二采集端连通以作为测量电极。将上述测量记为同时测量一次。

所述FPGA控制器装置还用于通过多次切换所述多个第二开关阵列的状态以在当前激励电极对下，多次同时在所述每组电极中依序选取下一个未测量电极对进行同时测量。例如，第一模拟开关选择第1和2电极作为激励电极，第一第二模拟开关选择第一组中的第2和3电极与第一测量单元中的第一采集端和第二采集端连通以作为测量电极；第二第二模拟开关选择第二组中的第6和7电极与第二测量单元中的第一采集端和第二采集端连通以作为测量电极；第三第二模拟开关选择第三组中的第10和11电极与第三测量单元中的第一采集端和第二采集端连通以作为测量电极；第四第二模拟开关选择第四组中的第14和15电极与第四测量单元中的第一采集端和第二采集端连通以作为测量电极。

所述FPGA控制器装置还用于多次切换所述第一模拟开关阵列的状态，以当所述同时测量的次数等于所述每组的电极数量时，递增所述激励电极对的电极地址并在不同的激励电极对下多次同时在所述每组电极中依序选取一个未测量的电极对进行同时测量，所述每组中选取的电极对彼此间隔的电极数量相同。

例如，当第一模拟开关选择第1和2电极作为激励电极，第一第二模拟开关将第一组中的第1和2、第2和3、第3和4、第4和5电极对都作为测量电极后，同时测量的次数为4次，等于每组的电极数量。此时增加激励电极对的地址，例如，第一模拟开关选择第2和3电极作为激励电极，并在此激励电极下，第一第二模拟开关依次将第一组中的第1和2、第2和3、第3和4、第4和5电极对都作为测量电极，与此同时第二第二模拟开关依次将第二组中的第5和6、第6和7、第7和8、第8和9电极对都作为测量电极，第三第二模拟开关依次将第三组中的第9和10、第10和11、第11和12、第12和13电极对都作为测量电极，第四第二模拟开关依次将第四组中的第13和14、第14和15、第15和16、第16和1电极对都作为测量电极，进行四次电极测量后；再增加激励电极对的地址，第一模拟开关选择第3和4电极作为激励电极，再在当前激励电极下重复上述测量过程。

所述FPGA控制器装置还用于当激励电极对的电极地址递增的次数等于所述若干电极的数量时，控制所述若干模拟开关阵列去使能。

具体地，当激励电极对的电极地址递增次数为16次时，则前面15次递增电极地址使16个电极每相邻两个电极都作为一次激励电极，并在此激励电极下完成了电压采集，FPGA控制器装置控制所述若干模拟开关阵列去使能。

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。所述基于FPGA的电极切换装置10包括FPGA控制器装置11和若干模拟开关阵列12，所述若干模拟开关阵列包括第一模拟开关阵列和若干第二模拟开关阵列。所述若干模拟开关阵列12提供若干通道，其中所述第一模拟开关阵列的每一通道用于将一个电极与电源输入端21和所述电源输出端22连通；所述若干第二模拟开关阵列的每一通道用于将一个电极与所述第一采集端31和所述第二采集端32中任一者连通。所述模拟开关阵列12中的每个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，当所述第一模拟开关阵列的使能端处于激活状态时，所述第一模拟开关阵列的通道能够将电极与电源输入端21和电源输出端22连通；当所述若干第二模拟开关阵列的使能端处于激活状态时，所述第二模拟开关阵列的通道能够将电极与所述若干个第一采集端31和所述第二采集端32中实现连通。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电源输入端21、电源输出端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。选址信号为电极导通信号，例如，第一模拟开关阵列12中的第一模拟开关，电极导通信号为1100时，第一模拟开关中共有四个通道且第一个通道与第二个通道导通。

步骤S101，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第一模拟开关阵列将两个相邻的电极接入所述电源输入端和电源输出端以作为激励电极，控制多个第二模拟开关阵列分别在每一组电极中选择一对相邻的电极作为测量电极对，所述电压采集装置中包含若干测量单元，每组电极对应一个测量单元，每组中被选择的电极对与对应的测量单元中的第一采集端和第二采集端连通，在各组电极中的同时选择的一个测量电极对间隔相同数量的电极。

例如，当电极个数为32个时，将32个电极分为四组，则第一组为1、2、3、4、5、6、7、8电极；第二组为9、10、11、12、13、14、15、16电极；第三组为17、18、19、20、21、22、23、24电极；第四组为25、26、27、28、29、30、31、32电极。所述电极的数量也可以为64个电极，有8个第二模拟开关阵列一提供8通道ADC，每个第二模拟开关阵列控制8个电极；电极数量为64时，还可以有16个第二模拟开关阵列以提供16通道ADC，每个第二模拟开关阵列控制4个电极。

当电极个数为32个时，在FPGA装置中输入使能信号，所述使能信号可以使第一模拟开关阵列、第一第二模拟开关阵列、第二第二模拟开关阵列、第三第二模拟开关阵列、第四第二模拟开关阵列处于激活状态；在FPGA装置中输入选址信号，例如，第一模拟开关的选址信号为11000000、第一第二模拟开关的导通信号为11000000、第二第二模拟开关的导通信号为11000000、第三第二模拟开关的导通信号为11000000、第四模拟开关的导通信号为11000000。

当接收到切换控制指令时，FPGA发送使能信号和地址信号，第一模拟开关的选址信号为11000000用于控制第一模拟开关阵列将第1和2电极接入所述电源输入端和电源输出端以作为激励电极；第一第二模拟开关的导通信号为11000000用于控制第1和2电极与所述第一测量单元的第一采集端和第二采集端连通；第二第二模拟开关的导通信号为11000000用于控制第9和10电极与所述第二测量单元的第一采集端和第二采集端连通；第三第二模拟开关的导通信号为11000000用于控制第17和18电极与所述第三测量单元的第一采集端和第二采集端连通；第四模拟开关的导通信号为11000000用于控制第25和26电极与所述第四测量单元的第一采集端和第二采集端连通以同时测量电压。

步骤S102，检测所述电压采集装置的每个测量单元是否在当前激励电极对下，完成采集对应的每组中选择的一个测量电极对的电压数据。

步骤S103，当电压采集装置的每个测量单元在当前激励电极对下完成采集所述每组中选择的一个测量电极对的电压数据，多次切换所述多个第二开关阵列的状态以在当前激励电极对下，多次同时在所述每组电极中依序选取下一个未测量电极对进行同时测量。

例如，第一模拟开关选择第1和2电极作为激励电极，第一第二模拟开关选择第一组中的第2和3电极与第一测量单元中的第一采集端和第二采集端连通以作为测量电极；第二第二模拟开关选择第二组中的第10和11电极与第二测量单元中的第一采集端和第二采集端连通以作为测量电极；第三第二模拟开关选择第三组中的第18和19电极与第三测量单元中的第一采集端和第二采集端连通以作为测量电极；第四第二模拟开关选择第四组中的第26和27电极与第四测量单元中的第一采集端和第二采集端连通以作为测量电极。

步骤S104，判断在当前激励电极对下，同时在每组电极中依序选取一个未测量的电极对进行测量的次数是否等于所述每组的电极数量，所述每组中选取的电极对彼此间隔的电极数量相同，每个电极对由相邻电极组成。

例如，如图5所示，当第一模拟开关选择第1和2电极作为激励电极，第一第二模拟开关将第一组中的第1和2电极、第2和3电极、第3和4电极、第4和5电极、第5和6电极、第6和7电极、第7和8电极、第8和9电极对都作为测量电极后，同时测量的次数为8次，等于每组的电极数量。此时增加激励电极对的地址，例如，第一模拟开关选择第2和3电极作为激励电极，并在此激励电极下，第一第二模拟开关依次将第一组中的第1和2电极、第2和3电极、第3和4电极、第4和5电极、第5和6电极、第6和7电极、第7和8电极、第8和9电极对都作为测量电极，与此同时第二第二模拟开关依次将第二组中的第9和10电极、第10和11电极、第11和12电极、第12和13电极、第13和14电极、第14和15电极、第15和16电极对都作为测量电极，第三第二模拟开关依次将第三组中的第16和17电极、第17和18电极、第18和19电极、第19和20电极、第20和21电极、第22和23电极、第23和24电极对都作为测量电极，第四第二模拟开关依次将第四组中的第24和25电极、第25和26电极、第26和27电极、第27和28电极、第28和29电极、第30和31电极、第32和1电极对都作为测量电极，进行8次电极测量后；再增加激励电极对的地址，第一模拟开关选择第3和4电极作为激励电极，再在当前激励电极下重复上述测量过程，此时激励电极地址递增次数为3次。

步骤S105，若同时在每组电极中依序选取一个未测量的电极对进行测量的次数小于所述每组的电极数量，控制当前激励电极对不变，同时在每组电极中依序选取下一个未测量的电极对进行测量。

例如，第一模拟开关选择第2和3电极作为激励电极，并在此激励电极下，第一第二模拟开关依次将第一组中的第1和2电极、第2和3电极、第3和4电极对都作为测量电极，与此同时第二第二模拟开关依次将第二组中的第9和10电极、第10和11电极、第11和12电极对都作为测量电极，第三第二模拟开关依次将第三组中的第16和17电极、第17和18电极、第18和19电极对都作为测量电极，第四第二模拟开关依次将第四组中的第24和25电极、第25和26电极、第26和27电极对都作为测量电极，进行3次电极测量后，小于每组电极数量8个，在当前激励下，继续在所述每组电极中依序选取下一个未测量电极对进行同时测量。

步骤S106，若同时在每组电极中依序选取一个未测量的电极对进行测量的次数等于所述每组的电极数量，多次切换所述第一模拟开关阵列的状态以递增所述激励电极对的电极，并在不同的激励电极对下多次同时在每组电极中依序选取一个未测量的电极对进行测量。

例如，第一模拟开关选择第1和2电极作为激励电极时，电压测量次数为8次后，等于每组的电极数量则在当前激励对下完成了电压采集。此时增加激励电极对的地址，例如，第一模拟开关选择第2和3电极作为激励电极，并在此激励电极下，第一第二模拟开关依次将第一组中的第1和2电极、第2和3电极、第3和4电极、第4和5电极、第5和6电极、第6和7电极、第7和8电极、第8和9电极对都作为测量电极，与此同时第二第二模拟开关依次将第二组中的第9和10电极、第10和11电极、第11和12电极、第12和13电极、第13和14电极、第14和15电极、第15和16电极对都作为测量电极，第三第二模拟开关依次将第三组中的第16和17电极、第17和18电极、第18和19电极、第19和20电极、第20和21电极、第22和23电极、第23和24电极对都作为测量电极，第四第二模拟开关依次将第四组中的第24和25电极、第25和26电极、第26和27电极、第27和28电极、第28和29电极、第30和31电极、第32和1电极对都作为测量电极，进行八次电极测量后；再增加激励电极对的地址，第一模拟开关选择第3和4电极作为激励电极，再在当前激励电极下重复上述测量过程。

步骤S107，判断所述激励电极对的电极的递增次数是否等于所述若干电极的数量；

步骤S108，若所述激励电极对的电极的递增次数等于所述若干电极的数量，控制所述若干模拟开关阵列去使能。

当激励电极对的电极地址递增次数为32次时，则前面31次递增电极地址使32个电极每相邻两个电极都作为一次激励电极，并在此激励电极下完成了电压采集，FPGA控制器装置控制所述若干模拟开关阵列去使能。

在本实施例中，在当前激励对下可以同时测量多个电极的电压，减少了电极电压的测量次数；并且预先将电极分成若干电极组，每组同时测量电压，测量过程规范使结果更准确。

当电极的数量为16个时，每个相邻的电极可以作为一对激励电极，16个电极形成16对不同的激励电极对，将16对不同的激励电极对看做一组激励电极，在获取所述一组激励电极对下所有的电压采集数据，当所述获取的所有电压采集数据中有数据为预设限值电压值，且采集所述限值电压值的测量电极对没有与激励电极对重合，则判断所述16个电极中有电极与皮肤接触不良。

当电极的数量为16个时，选取两个相邻电极作为激励电极，例如第1和2电极；电压测量装置中4个测量单元测量对应四组电极，从每组电极中选取一个电极对作为测量电极；当激励电极从皮肤上脱落时，激励电源没有负载，采集的电压数值会非常大，超过预设数值，则当有测量单元测量的电压数值非常大，超过预设数值时，判断为所述测量单元对应的是激励电极，且所述激励电极从皮肤脱落；当不是激励电极的电极从皮肤上脱落时，电极两端没有负载，不会测量到电压数值，则当有测量单元测量的电压数值为零时，所述测量单元对应的为测量电极，且从皮肤上脱落。

请参看图6，本申请还提供一种FPGA控制装置。图6为FPGA控制装置的结构框图。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、磁盘和光盘等。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(Flash Card)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，所述信号源包括电源输入端和电源输出端，所述电压采集装置包括若干个第一采集端，所述每个第一采集端都有对应的第二采集端，其特征在于，所述电压采集装置包括若干测量单元，每一个所述测量单元对应一组电极，每一组中的电极依序相邻，各组之间包含多个电极且电极数量相同，且每一组电极的第一个电极与相邻的前面一组电极的最后一个电极相同，每一组电极的最后一个电极与相邻的后一组电极的第一个电极相同；所述基于FPGA的电极切换装置包括FPGA控制器装置、第一模拟开关阵列和多个第二开关阵列；所述第一模拟开关阵列与所述FPGA控制器装置和所述信号源电性连接，所述第一模拟开关阵列在所述FPGA控制器装置的控制下，每次可选择性地将两个相邻的电极接入所述电源输入端和电源输出端以作为激励电极；所述每一所述第二模拟开关阵列与所述FPGA控制器装置和一个测量单元电性连接，所述多个第二模拟开关阵列在所述FPGA控制器装置的控制下同时工作，且每个第二模拟开关阵列在所述FPGA控制器装置的控制下在每一组电极中选择一对相邻的电极作为测量电极对，各组电极中的测量电极对间隔相同数量个电极。

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控制器装置还用于通过多次切换所述多个第二开关阵列的状态以在当前激励电极对下，多次同时在所述每组电极中依序选取下一个未测量电极对进行同时测量。

3.如权利要求2所述的基于FPGA的电极切换装置，其特征在于，所述FPGA控制器装置还用于多次切换所述第一模拟开关阵列的状态，以当所述同时测量的次数等于所述每组的电极数量时，递增所述激励电极对的电极并在不同的激励电极对下多次同时在所述每组电极中依序选取一个未测量的电极对进行同时测量，所述每组中选取的电极对彼此间隔的电极数量相同。

4.如权利要求3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激励电极对的电极地址递增的次数等于所述若干电极的数量时，控制所述若干模拟开关阵列去使能。

5.如权利要求3所述的基于FPGA的电极切换装置，其特征在于，所述每个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。

6.一种电阻抗成像设备，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，所述信号源包括电源输入端和电源输出端，电压采集装置包括若干个第一采集端，所述每个第一采集端都有对应的第二采集端，所述电阻抗成像设备还包括如权利要求1～5任一项所述的基于FPGA的电极切换装置。

7.一种基于FPGA的电极切换方法，应用于如权利要求1～5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第一模拟开关阵列将两个相邻的电极接入所述电源输入端和电源输出端以作为激励电极，控制多个第二模拟开关阵列分别在每一组电极中选择一对相邻的电极作为测量电极对，所述电压采集装置中包含若干测量单元，每组电极对应一个测量单元，每组中被选择的电极对与对应的测量单元中的第一采集端和第二采集端连通，在各组电极中的同时选择的一个测量电极对间隔相同数量的电极；

检测所述电压采集装置的每个测量单元是否在当前激励电极对下，完成采集对应的每组中选择的一个测量电极对的电压数据；

当电压采集装置的每个测量单元在当前激励电极对下完成采集所述每组中选择的一个测量电极对的电压数据，多次切换所述多个第二开关阵列的状态以在当前激励电极对下，多次同时在所述每组电极中依序选取下一个未测量电极对进行同时测量；

判断在当前激励电极对下，同时在每组电极中依序选取一个未测量的电极对进行测量的次数是否等于所述每组的电极数量，所述每组中选取的电极对彼此间隔的电极数量相同，每个电极对由相邻电极组成；

若同时在每组电极中依序选取一个未测量的电极对进行测量的次数小于所述每组的电极数量，控制当前激励电极对不变，同时在每组电极中依序选取下一个未测量的电极对进行测量；

若同时在每组电极中依序选取一个未测量的电极对进行测量的次数等于所述每组的电极数量，多次切换所述第一模拟开关阵列的状态以递增所述激励电极对的电极，并在不同的激励电极对下多次同时在每组电极中依序选取一个未测量的电极对进行测量。

判断所述激励电极对的电极的递增次数是否等于所述若干电极的数量；

若所述激励电极对的电极的递增次数等于所述若干电极的数量，控制所述若干模拟开关阵列去使能。

8.如权利要求7所述的基于FPGA的电极切换方法，其特征在于，所述方法还包括：

实时获取所述电压采集装置在若干不同的激励电极对下，每个测量单元在当前激励电极对下采集的电压数据，一个测量单元采集对应一组电压数据，一组电压数据为从所述测量单元对应的电极组中选取的一对测量电极对所采集的电压数据，所述若干不同的激励电极对为所有任意两个相邻电极组成的一组激励电极对。

9.如权利要求8所述的基于FPGA的电极切换方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述一组激励电极对下，当一个测量单元采集的电压数据的数值为预设限值，且采集所述电压数据的测量电极对不是激励电极对，则判断有电极与皮肤接触不良。

10.一种电阻抗成像设备，其特征在于，所述电阻抗成像设备包括，

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7至9所述的基于FPGA的电极切换方法。