磁感应断层成像方法与系统研究

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磁感应断层成像(MIT, Magnetic Induction Tomography)技术是一种新兴的非接触生物电阻抗成像技术。该技术主要利用涡流检测的原理,通过激励线圈产生高频电磁场作用于被测物体使其产生涡流,涡电流的大,与物体的电导率有关,涡流产生的磁场会对激励磁场产生扰动,这些磁场再通过感应线圈检测并通过一定的重建方法重建出被测物体的电阻抗分布图像。磁感应断层成像相对于超声、X射线、CT以及MRI成像,其设备成本低,是一种真正意义上的实时、无创、非接触的检测技术。磁感应断层成像无论在生物医学领域还是在工业应用上都有重要的研究价值与应用前景。本文在根据前人的研究成果以及磁感应断层成像的基本原理,设计并制作了一个磁感应断层成像测量系统,整个系统包括硬件电路与上位机软件。在硬件电路中,设计并实现了各个电路模块,包括基于DDS的高频率稳定性激励信号源模块、功率放大电路、前置差分放大电路、高频鉴相电路以及主控电路。在鉴相部分,本文除了使用直接相位鉴别方式,还对I/Q解调方式鉴相进行了初步研究。本文还使用C#语言编写了系统的上位机软件,上位机软件为整个系统的控制以及数据的采集提供人机界面,主要完成与硬件系统进行连接、初始化硬件系统、控制激励信号频率、信号通道选择、实时数据以及曲线的绘制的功能。本文还通过一系列实验来分析测试整个测量系统的性能。实验结果分析表明:系统在无待测物并且趋于稳定状态下,最大的相位漂移为0.1。,系统相位灵敏度优于幅值灵敏度,能够区分不同电导率的物体。在电导率相同的情况下,检测物体的尺寸越大,引起的测量结果变化就越大。测试完系统性能后,本文在现有的系统的基础上使用滤波反投影算法进行了初步的成像实验,获得了较为理想的成像结果。最后,对系统提出了可能改进的意见。
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