kaiyun-阻抗测量中的万能法宝

本文摘要：谁不告诉欧姆定律？对于直流电力来说，它阐释为通过导体两点之间的电流与这两点之间的电压成正比。换言之，导体的电阻是恒定的，与电流牵涉到。对于交流电压来说，情况则几乎转变了，而且显得更为简单。电阻变成电阻，其定义为电压与电流在频域中的比率。 幅度（或实部）代表电压和电流之间的比率，而振幅（或虚部）则是电压与电流之间的光波值。在医疗行业中有许多应用于电阻测量的用例。 该技术可用作普遍的应用于，例如提供某些特定人体参数、检测疾病或分析血液或唾液等人体液体。

谁不告诉欧姆定律？对于直流电力来说，它阐释为通过导体两点之间的电流与这两点之间的电压成正比。换言之，导体的电阻是恒定的，与电流牵涉到。对于交流电压来说，情况则几乎转变了，而且显得更为简单。电阻变成电阻，其定义为电压与电流在频域中的比率。

幅度（或实部）代表电压和电流之间的比率，而振幅（或虚部）则是电压与电流之间的光波值。在医疗行业中有许多应用于电阻测量的用例。

该技术可用作普遍的应用于，例如提供某些特定人体参数、检测疾病或分析血液或唾液等人体液体。虽然这些应用于的共同之处是展开电阻测量，但每个应用于又都有各自的一系列关键拒绝。ADI公司了研发了一个称作AD594x系列的新型电阻测量芯片。该芯片十分准确，并具备多种功率模式，可实现按须要测量或倒数测量。

在本文中，您将理解该芯片的特性及其主要应用于。概述和重点用芯片做到电阻测量的技术比较较新的。约15年前，ADI公司发售了AD5933／AD5934，这是首个电阻分析芯片系列。

第二代产品ADuCM350于2015年发售。这两个系列目前仍在大量销售，但对于目前改版的应用于来说，它们并不总是最佳解决方案。随着可穿着设备和电池供电系统沦为发展趋势，主要挑战是在尽量小的外形尺寸内符合所需的性能水平，并且功耗极低。AD594x目的反对当今的可穿着市场，并符合所有关键拒绝，还包括高精度、小尺寸和低功耗。

图1．AD594x的高级功能框图。AD594x（图1）是一款多功能电阻分析仪，专为医疗和工业类应用于量身自定义。

该仿真前端几乎可配备，可以展开改动以反对各种有所不同的用例，还包括皮肤电活动（EDA）或皮肤电反应（GSR）、身体电阻分析、水分测量和生化测量。本文重点讲解与医疗涉及的应用于，但AD594x也可用作工业应用于，如有毒气体分析、PH值测量、电导率或水质测量。

EDA／GSR的比较测量比较电阻（或电阻的变化值）可以必要使用2线测量法来测量。一个目标应用于是通过皮肤电活动或皮肤电反应监测压力或心理健康。

精神状态或压力监测十分最重要，因为随着时间的流逝，压力有可能造成慢性疾病，如糖尿病、心脏病或癌症。在精神状态转变期间或当人们显得紧绷时，人体的交感神经系统转录皮肤中的汗腺。这种效应不会减少皮肤导电性，从而使电阻上升。图2．EDA或GSR的测量原理。

皮肤电阻监测使用伏安法测量。在不得而知电阻（本例中为皮肤）上产生鼓舞信号，并测量电阻两端的电压。

r然后测量通过不得而知电阻的电流。对ADC结果继续执行DFT计算出来以获得电阻的变化变化值。

图2表明了EDA或GSR的整体测量原理。该测量的鼓舞信号频率相似直流。

建议用于低频鼓舞（而非直流电力）展开测量，以避免电极极化并避免对人体的组织的损害。一般来说，仅次于鼓舞信号频率平均200Hz，因为较高的频率可穿透转入人体，而会仅有测量皮肤表面。将电极在人体上的某些方位，电导率不会随着人的情绪或精神状态变化而变化。电阻变化与精神压力之间的关系并没必要公式，因此该测量一般来说与心率和／或心率变异性等其他测量分段展开。

必须研发一种算法来将各种测量结果转化成为心理压力水平。将EDA／GSR技术用作压力监测必须倒数的全天候测量，AD594x就是为此而专门设计的。输入数据速率为4Hz时，功耗＜80μA。

EDA／GSR测量也可以用作睡眠中分析等应用于。用作人体电阻分析的4线测量法在医疗应用于中，常常将电阻测量用作生物电阻分析（BIA）。BIA是一种4线电阻测量，可用作必须意味著精度的应用于。AD594x接管比特率高达50kHz且信噪比（SNR）为100dB。

最少见的4线BIA应用于之一是人体成分测量，以测量去脂体重。此外，这种设置也可用作监测人体内的含水量或通过生物电阻序测量心脏不道德。其测量原理都是一样的，但是我们可以通过转变交流鼓舞频率和电极在人体的方位来构建有所不同的应用于。

图3表明了4线测量法的原理。此设置中的未知量Z代表人体。对人体产生交流鼓舞电压，在此之上变换一适合的共模电压后用电压表测量，利用高速跨阻放大器测量号召电流。

最后电阻可通过下式计算出来：Z＝VM／I。图3．用作人体电阻分析的4线测量。

在图3的功能框图中，可以看见电阻通过电阻和电容与测量前端隔绝。电阻容许了可流到人体的仅次于电流。

CISO保证在电极与地或其他电极之间会产生直流信号。这是符合医疗安全性标准（如IEC60601）的拒绝之一。

如前所述，人体上的电极方位和鼓舞频率将代表所继续执行的测量。较低至几百赫兹的低频电流只逗留在皮肤表面，而较高频率的电流则不会了解人体内部。

对于一个健康人来说，水大约占到其总体轻的60％。人体水分的三分之一是细胞外液（ECF），而其余部分坐落于细胞结构内（细胞间液）。鉴于细胞结构的电模型，高达50kHz的交流电流可展开细胞外液测量。

更高频率的电流则击穿细胞，从而可以测量细胞间液。根据电极方位、鼓舞频率和用作除错电阻测量的算法，可以确认人体的构成成分，例如总体脂百分比或人体含水量（测量水解）。AD594x需要反对所有这些应用于。在某些应用于中，使用单频鼓舞，而在其他应用于中则使用多个频率或频率扫瞄。

另外，测量的成倍可以有所不同。对于人体构成成分，一般来说每天测量一次或每周测量一次；对于人体水解监测，一般来说必须倒数测量。

对于倒数测量而言，功耗十分关键，因此AD594x的灵活性在这里具备极大的优势。AD594x的其他应用于还包括基于胸电阻测量呼吸速率、利用经胸电阻监测弃搏心分列血量或用作估计膀胱容量的电阻测量。

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