本文關(guān)鍵詞： 磁感應(yīng)斷層成像 相位測量 DDS 鎖相環(huán) 鑒相器　出處：《云南師范大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：磁感應(yīng)斷層成像技術(shù)(Magnetic Induction Tomography,MIT)依據(jù)渦流檢測原理獲得與目標(biāo)物體電導(dǎo)率分布相關(guān)的信息,可用于機(jī)體組織水腫的非接觸測量,受到醫(yī)療檢測領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。MIT技術(shù)通過檢測磁場的相位變化來檢測出電導(dǎo)率,但由于生物組織的電導(dǎo)率太小,導(dǎo)致相位的高精度測量難度較大。目前比較常用的模擬相位差檢測方法可分為時(shí)序法和乘法器電路法,但模擬器件的溫度漂移會(huì)導(dǎo)致相位偏移較大。除了上述方法外,目前還有數(shù)字正交變換法、數(shù)字相關(guān)法等數(shù)字鑒相方法。數(shù)字相位檢測方法相對(duì)比較靈活,但是實(shí)時(shí)性低且實(shí)現(xiàn)成本較高。根據(jù)MIT的技術(shù)特點(diǎn),相位差檢測系統(tǒng)的精度越低則成像質(zhì)量越高,但是目前大部分的相位差檢測系統(tǒng)精度普遍不夠,如何高效精確地測量頻率較高的磁場的相位變化成為了MIT技術(shù)的核心問題。本文研究了可用于MIT技術(shù)的幾種相位差檢測方法,并通過理論和實(shí)驗(yàn)對(duì)比各自的特性,所涉及的鑒相方法包括:乘法鑒相法、數(shù)字正交變換法、數(shù)字相關(guān)法、FFT譜分析法、AD8302法。研究中利用多通道DDS信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生相位差已知的兩通道10MHz正弦信號(hào),后端鑒相器相關(guān)實(shí)驗(yàn)則有兩種不同的實(shí)現(xiàn)方法:對(duì)于數(shù)字鑒相法先將模擬信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后使用各數(shù)字鑒相方法對(duì)信號(hào)的相位差進(jìn)行檢測;對(duì)于模擬鑒相法直接將兩通道信號(hào)輸入到模擬鑒相器中進(jìn)行鑒相。通過對(duì)比各鑒相方法發(fā)現(xiàn):傅里葉譜分析法具有較好的鑒相精度和較廣鑒相范圍(精度:±0.2°,范圍:0-360°)。本文還分析并實(shí)現(xiàn)了基于鎖相環(huán)器件實(shí)現(xiàn)的相位差檢測方法,搭建了實(shí)際的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),通過實(shí)驗(yàn)證明鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)的鑒相精度能夠達(dá)到0.2°(10MHz),相對(duì)于傅里葉變換法實(shí)時(shí)性較強(qiáng),但由于電流泵的死區(qū)影響導(dǎo)致其鑒相范圍較小。本文最后提出了基于DDS信號(hào)源和高、低精度鑒相器組合鑒相的主動(dòng)移相鑒相法,并使用鎖相環(huán)器件和AD8302實(shí)現(xiàn)了實(shí)際的主動(dòng)移相鑒相實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過實(shí)驗(yàn)測試發(fā)現(xiàn),主動(dòng)移相鑒相法可以避開鑒相器的非線性區(qū)域和低精度區(qū),能夠改善傳統(tǒng)鑒相方法的鑒相范圍和鑒相精度(精度:±0.2°,范圍0-180°),具有一定的參考價(jià)值和應(yīng)用前景。
[Abstract]:Magnetic Induction Tomography (mitt) is used to obtain the information related to the electrical conductivity distribution of the target object according to the principle of eddy current detection. It can be used for non-contact measurement of tissue edema. MIT technology has attracted wide attention in the field of medical detection. MIT technology detects electrical conductivity by detecting the phase change of magnetic field, but the electrical conductivity of biological tissue is too small. It is difficult to measure the phase with high precision. At present, the analog phase difference detection methods can be divided into sequential method and multiplier circuit method. In addition to the above methods, there are digital phase discrimination methods such as digital orthogonal transform method, digital correlation method and so on. The digital phase detection method is relatively flexible. According to the technical characteristics of MIT, the lower the accuracy of the phase difference detection system, the higher the imaging quality, but most of the current phase difference detection system is generally not accurate enough. How to measure the phase change of magnetic field with high frequency and high efficiency has become the core problem of MIT technology. This paper studies several phase difference detection methods which can be used in MIT technology. And through the theoretical and experimental comparison of their characteristics, the phase detection methods involved include: multiplication phase detection method, digital orthogonal transform method, digital correlation method FFT spectrum analysis. AD8302 method. The multi-channel DDS signal generator is used to generate two-channel 10MHz sinusoidal signal with known phase difference. There are two different methods in the experiment of back-end phase discriminator: firstly, the analog signal is sampled into digital signal by digital phase discriminator, and then the phase difference of the signal is detected by each digital phase discriminator method. For the analog phase detection method, the two-channel signal is directly input into the analog phase discriminator for phase detection. By comparing each phase detection method, it is found that the Fourier spectrum analysis method has better phase identification accuracy and wider phase detection range (. Accuracy: 鹵0.2 擄. The detection method of phase difference based on PLL device is also analyzed and realized, and a practical experimental system is built. The experimental results show that the phase detection accuracy of the PLL can reach 0.2 擄/ 10MHz / L, which is better than the Fourier transform method. However, due to the influence of the dead zone of the current pump, the range of phase detection is small. Finally, an active phase shift phase detection method based on DDS signal source and combination of high and low precision phase discriminator is proposed. The practical active phase shift phase detection system is designed by using PLL device and AD8302. The experimental results show that the active phase shift method can avoid the nonlinear region and low precision area of the phase detector. It can improve the range and precision of the traditional phase detection method (accuracy: 鹵0.2 擄, range 0-180 擄), which has certain reference value and application prospect.
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN763.3;TN911.8

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本文編號(hào)：1455111