本文關(guān)鍵詞：用于生物組織檢測的光聲信號調(diào)理電路設(shè)計與分析

  更多相關(guān)文章： 生物組織 光聲信號檢測 調(diào)理電路 時間增益補償 AD8334 噪聲

【摘要】：生物組織的時域超聲和光聲成像在探測方式上有著共性,超聲成像探測反射回波,光聲成像探測激光致熱聲波,它們均通過檢測脈沖超聲信號來反演組織特性。本文根據(jù)生物醫(yī)學中光聲信號頻譜范圍、強度和傳輸衰減的特點,設(shè)計并實現(xiàn)了可用于脈沖超聲信號前端采集的調(diào)理電路,并投入對模擬組織樣品進行光聲掃描診斷等實際應(yīng)用,同時對實驗采集數(shù)據(jù)的噪聲進行了分析。具體地講該工作主要包含以下內(nèi)容：一、根據(jù)醫(yī)用超聲和生物醫(yī)學光聲信號的特點,以及針對寬帶光聲小信號檢測的不同效益需求,以分立元件、分立元件與集成運放結(jié)合、專用集成芯片三類可變增益放大電路為核心,通過理論分析及仿真分別給出了滿足0-80dB增益可調(diào)、30MHz帶寬@80dB、輸入噪聲密度5nV/(?)設(shè)計要求的三類超聲檢測放大和濾波電路設(shè)計方案,并對其優(yōu)缺點和適用范圍進行了討論。該方案為光聲前端設(shè)計的成本、靈活度、方便性的選擇提供了參考。二、在上述方案仿真的基礎(chǔ)上,以時域光聲信號為關(guān)注點,先是以頻帶范圍50kHz-50MHz,增益調(diào)節(jié)范圍0-100dB,等效輸入噪聲密度1nV/(?),信噪改善比：40dB(80dB增益下),增益控制響應(yīng)時間最快200ns為設(shè)計指標,設(shè)計了一套基于差分放大器AD8334的寬帶大范圍可調(diào)增益的光聲信號調(diào)理電路,再從原理上得出增益線性補償?shù)睦碚摳鶕?jù),通過FPGA和數(shù)字電位器AD5207進行線性dB動態(tài)增益控制來實現(xiàn)時間增益補償(time gain compensation,TGC),以校正由于光與超聲隨傳播深度改變的衰減而導(dǎo)致畸變的光聲信號。三、為了驗證電路的功能和性能,用埋有鉛筆芯的瓊脂模擬樣品設(shè)計了驗證實驗,對電路的增益、輸出信噪比和信噪改善比、動態(tài)增益控制進行了驗證。.同時,對驗證實驗采集的數(shù)據(jù)進行噪聲分析,‘確定了三類主要噪聲源,并提出了改進的措施,最后通過小波分析對比多尺度小波變換和小波軟閾值去噪兩種小波濾波方法,采用了后者作為應(yīng)用實驗的圖像重建濾波方式。四、最后在實驗室現(xiàn)有光聲成像系統(tǒng)的基礎(chǔ)上應(yīng)用所述電路對兩種模擬樣品進行了掃描和圖像重構(gòu)。第一個樣品為埋有三根間隔約3mm鉛筆芯(吸收體)的餅狀瓊脂和脂肪乳混合物,通過三維重構(gòu)清晰地分辨出三根鉛筆芯的位置；第二個樣品模擬含有異物的麗列脲組織,便用彌散光纖照射,進仃二維掃描,能清晰地分辨出前后放置的鉛筆芯(異物)位置以及光纖的前后邊界。
【關(guān)鍵詞】：生物組織 光聲信號檢測 調(diào)理電路 時間增益補償 AD8334 噪聲
【學位授予單位】：福建師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN911.7
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-6
• 中文文摘6-10
• 緒論10-18
• 第一節(jié) 研究意義10-11
• 第二節(jié) 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 第三節(jié) 現(xiàn)有的工作基礎(chǔ)和本文的主要工作15-18
• 第一章 光聲檢測調(diào)理電路的設(shè)計與仿真18-34
• 第一節(jié) 三類寬帶高增益超聲檢測調(diào)理電路設(shè)計與比較18-24
• 1.1 系統(tǒng)構(gòu)成與設(shè)計指標18
• 1.2 電路設(shè)計及仿真結(jié)果18-24
• 第二節(jié) 用于光聲信號檢測的調(diào)理電路設(shè)計24-33
• 2.1 系統(tǒng)構(gòu)成及設(shè)計指標24-25
• 2.2 電路設(shè)計25-33
• 第三節(jié) 本章小結(jié)33-34
• 第二章 光聲檢測電路噪聲分析34-44
• 第一節(jié) 實驗條件34-35
• 第二節(jié) 噪聲分析35-39
• 2.1 本底噪聲35-37
• 2.2 窄帶噪聲37-39
• 2.3 高頻干擾39
• 第三節(jié) 改進措施39-42
• 第四節(jié) 本章小結(jié)42-44
• 第三章 電路調(diào)試與實驗驗證44-54
• 第一節(jié) 電路的功能與性能驗證44-47
• 1.1 放大特性驗證44-46
• 1.2 動態(tài)增益驗證46-47
• 第二節(jié) 模擬樣品實驗47-51
• 2.1 實驗裝置47-48
• 2.2 樣品掃描與圖像重構(gòu)48-51
• 第三節(jié) 電路和實驗設(shè)計中需要注意的問題51-52
• 第四節(jié) 本章小結(jié)52-54
• 第四章 總結(jié)與展望54-56
• 參考文獻56-60
• 致謝60-62
• 個人簡歷62-65

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陶超;劉曉峻;;生物醫(yī)學光聲成像的研究進展[J];應(yīng)用聲學;2012年06期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 安然;基于AD9273的醫(yī)用全數(shù)字B超成像系統(tǒng)前端電路設(shè)計與研究[D];華中科技大學;2011年

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本文編號：892102