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血液成分检测是诊断疾病的重要手段。常规的血液成分检测采用抽血的方法,不但给病人带来痛苦和交叉感染的风险,而且不能实现连续监测。因此,人体血液成分的“无创、连续监测”无疑为人们所迫切企盼。近红外光谱在无创伤血液成分检测方面具有很大的优势,如无试剂、无污染、无创伤、可连续监测。然而,国内外学者在此领域耗费了大量的时间和精力,依然不能使近红外无创伤血液成分检测技术达到临床应用的水平。主要问题在于:血液中葡萄糖、胆固醇、甘油三酯等组分的信号非常微弱,而且血液的近红外光谱受到人体组织背景的严重干扰。为克服背景干扰,陈星旦提出了“血流容积差光谱相减法”,该方法对光谱仪器的数据采集系统提出了如下要求:(1)采集系统必须能够同时采集所有波长点处的信号;(2)采集系统每秒钟至少需采集50幅光谱图;(3)采集系统的信噪比要显著高于10000:1。依据实验室前期研究成果,采用16元阵列式探测器同时采集16个独立像元的方法,既保证所有波长点的光强信号采集自同一时刻,又能使仪器具有较高的采集速度和信噪比。这就要求仪器的数据采集系统能够同时对16个通道的血液脉搏波数据进行高速、高信噪比的采集。本文针对无创伤血液成分检测仪器中的基于FPGA的高速、多通道光谱数据采集系统进行了研究。文章主要包括光谱数据采集系统的硬件设计和FPGA逻辑设计,具体研究内容和主要结论如下:1)对数据采集系统的硬件部分进行了详细设计,用高精度A/D芯片实现16通道数据的并行采集;采用SRAM芯片实现数据储存;采用USB芯片CY7C68013实现数据通信,采用FPGA作为系统的控制核心,实现对系统各个部分的控制。2)对数据采集系统的FPGA程序进行了详细设计,包括A/D控制模块、乒乓RAM控制模块、SRAM控制模块和USB数据通信模块,并将各模块综合成完整的数据采集系统控制程序,实现了16通道人体血液脉搏波数据的高速、高信噪比采集。3)使用该系统对一个电压为1.357V的稳压源进行了测量,在19531Hz采样率下,系统信噪比可以达在40000:1。在该采样率下,对一名男性进行了脉搏波信号的采集,系统每秒采集305幅光谱图,实验证明,该系统可以采集到高信噪比的人体血液脉搏波信号。满足无创伤血液成分检测仪器对于其光谱数据采集系统的要求。4)研究了脉搏波信号滤波处理的方法,采用小波分析的方法进行脉搏波信号去噪可以获得较好的效果。通过多组对比实验表明,使用sym8小波进行两层分解,函数形式采用rigrsure,门限阈值采用硬阈值可以获得最好的滤波效果,滤波后的量化信噪比可达151.1331,均方误差为5.61E-05。