基于FPGA和DSP的电阻层析成像系统

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电阻层析成像技术(Electrical Resistance Tomography,ERT)是一种新型的可视化检测技术,其依据不同介质具有不同电导率特性重建被测区域内物质的电导率分布图像,该技术可应用于以导电性介质为连续相的多相流检测,可对气/液、固/液等两相流参数进行可视化测量。ERT技术以其结构简单、成本低廉、实时性好、非侵入等特点,在工业生产过程检测中具有诱人的开发及应用前景。多相流检测要求ERT系统具有实时性以及较高的图像空间分辨率。为此,本文构建了一套基于FPGA和DSP的16电极ERT数据采集系统,充分发挥DSP实时信号处理能力强及FPGA的逻辑控制和硬件可编程的优势,以提高ERT系统的工作性能,主要工作如下:1.研究ERT系统的理论基础和基本结构,基于FPGA和DSP对系统进行硬件设计。该系统中DSP作为主控制器,用于数据传输与处理、成像算法并与上位机的通讯;FPGA作为协处理器,实现对系统前端电路的逻辑控制、激励信号生成、激励/测量通道切换、PGA增益调节、正交序列解调以及FIFO数据缓存等功能。2.基于对硬件电路的设计,进行了系统软件构建,包括FPGA的程序设计,DSP的程序设计,以及基于CCSLink的MATLAB与DSP接口程序设计和上位机与DSP的PCI接口程序设计。3.进行了系统性能测试和成像实验研究,并简要分析了系统的实时性,测试和分析表明,该ERT系统工作稳定可靠,满足对多相流测量要求。
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