穿戴式光声传感技术应用及数据管理系统研究

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近年来,新型医疗影像技术不断发展,光声传感技术日渐成熟。但是光声信号采集系统仍占据较大的体积,成本较高。此外,实验过程中产生的数据的存储和管理也是一大问题,随着数字化管理技术的不断发展,出现了不同类型的数据管理系统,但是缺乏一种基于权限的实验数据的协同工作的管理模式。因此在上述基础,本文设计了一套微型化的可穿戴光声信号采集系统。该系统具有体积小,存储数据量大,功耗低等特点。系统包括前置放大电路、模数转换电路,FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程逻辑门阵列)主控电路,根据存储数据方案的不同,后面还包括STM32(STMicroelectronics公司32位微处理器芯片)外围电路或者是SDRAM(synchronous dynamic random-access memory,同步动态随机存取内存)外围电路,最后还包括UART串口电路。探头采集到的信号,通过前置放大电路放大后,通过模数转换电路转化成数字信号,将这些数据存储到SDRAM芯片或者STM32中,并通过串口打印后做数据处理。此外,本文还设计实现了一个数据存储管理系统,前端基于Vue.js技术,后端基于Spring Boot框架和Spring Security组件,并通过相关组件对系统的各个模块进行实现。在存储数据文件的同时,本系统对实验数据进行文件夹维度的权限管理,以达到分区管理和协同工作的能力。即建立具有权限标签的文件夹,通过给用户开放不同权限达到对文件不同的操作方式的目的。在介绍数据管理系统工作的同时,实现了良好的交互界面,并对文件夹的权限功能进行验证。在完成系统电路的搭建和控制逻辑的设计后,将该系统结合数据管理系统应用于超声和光声信号的采集实验,包括超声脉冲收发机的超声信号,黑胶布的光声信号以及铅笔芯的光声信号的采集验证与用作对比的示波器的采集数据。所有的实验数据都上传到数据管理系统进行统一化权限管理。最终验证穿戴式光声信号采集系统在信号采集的有效性以及数据管理系统的高效性。
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