电阻层析成像技术(Electrical Resistance Tomography,简称ERT)是电学成像领域一个重要分支。由于其无辐射、速度快、结构简单、性价比高等优点,在工业领域应用前景广阔。本文致力于将ERT技术应用于电子农业成像,对块茎电阻成像(TERT-Tuber Electrical Resistance Tomography)技术进行 了深入的研究。目的是对土壤中植物块茎的生长状态进行非侵入式的可视化监控,符合精细化农业要求。为新品种培育和电子农业提供了一种可视化检测手段和工具。基于前期对TERT系统电极阵列的仿真研究,本文设计和制作了 6层16电极阵列的TERT数据获取系统。TERT数据获取系统的技术是工业ERT技术的发展。与工业ERT系统相比,TERT系统测量场域的阻抗更大,分布不均衡;数据激励/采集使用串行方式;对成像分辨率和成像质量要求更高。因此在工业ERT数据获取系统技术的基础上,根据TERT与工业ERT的差别,设计和制作数据获取系统是本文的主要研究工作,本文主要任务包括:(1)在TERT系统阻抗模型分析和仿真研究的基础上,制作了适合TERT系统的敏感电极阵列子系统;(2)基于制作完成的敏感电极阵列子系统,设计了多组阻抗测试实验,验证了TERT系统理论的可行性,并为数据获取系统的硬件设计提供了参数依据;(3)基于FPGA的TERT数据获取系统的硬件设计与制作,包括了开关阵列控制电路板、模拟信号调理电路板和控制电路板,实现了 6层每层16电极阵列的相邻激励/测量模式下的数据获取工作;(4)基于Verilog语言编写FPGA软件程序,和基于C语言的ARM控制程序,完成了开关阵列的有序切换、数据获取控制、数字滤波以及与上位机的数据通讯;(5)基于设计完成的数据获取系统,对TERT理论进行验证,对系统进行优化,最终得到可靠的数据,并进行了植物块茎的图像重建实验。本文设计的硬件系统包括:敏感电极阵列子系统、恒流激励源、信号调理电路板、控制电路板以及6块开关阵列控制电路板。在所建立的实验硬件基础上进行了土壤阻抗测试实验和数据获取系统性能测试实验。可实现对截面面积不小于1.21 cm2且与土壤电导率不同的块状物体的场域边界电压的采集和3D图像重建。