本文關(guān)鍵詞：MRI梯度放大器控制系統(tǒng)設(shè)計與關(guān)鍵技術(shù)分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)作為一種新興的醫(yī)學(xué)影像診斷方法,已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用,并顯示出廣闊的發(fā)展前景。但是我國的MRI研究水平遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家,MRI設(shè)備一直依賴國外進(jìn)口,研制出高性能的MRI設(shè)備對我國醫(yī)療水平的提高具有重要作用。梯度放大器作為MRI系統(tǒng)的核心部件,提供梯度磁場進(jìn)行空間定位和梯度回波的產(chǎn)生,其性能直接影響成像的質(zhì)量和速度。隨著磁共振成像的要求越來越高,設(shè)計出高性能的梯度放大器就顯得尤為重要。本文在分析梯度放大器控制系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上,通過數(shù)字控制方法設(shè)計了一套高性能的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為主控系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng),本文分別對其進(jìn)行硬件電路和軟件編程的設(shè)計。主要研究內(nèi)容如下:1、研究了梯度放大器的功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu),介紹了控制系統(tǒng)主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并基于梯度放大器的性能指標(biāo)完成了控制系統(tǒng)的整體方案設(shè)計。2、本文設(shè)計了控制系統(tǒng)各模塊的硬件電路,主要包括AD7656模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、濾波電路、使能報警電路、監(jiān)控信號采集電路等。采用TMS320F28335作為主控芯片,利用外拓ADC芯片AD7656對三路調(diào)理信號進(jìn)行同步采集,實現(xiàn)了對三個方向梯度磁場的同步控制;比較不同濾波器性能,選擇Sallen-Key濾波器對采樣信號進(jìn)行低通濾波;利用光耦TP521實現(xiàn)了使能和報警的功能;通過線性光耦HCNR200設(shè)計模擬量信號隔離電路完成對監(jiān)控信號的采集。最后根據(jù)設(shè)計的原理圖完成了電路板的制作,并對布局布線和電磁兼容進(jìn)行了詳細(xì)的分析。3、在實現(xiàn)硬件電路的基礎(chǔ)上,本文分別完成了梯度放大器主控系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計。主控系統(tǒng)采用增量式PID算法作為基礎(chǔ)的控制算法。監(jiān)控系統(tǒng)利用DSP集成的ADC模塊進(jìn)行監(jiān)控信號的采集,并通過MODBUS協(xié)議完成了通訊模塊的開發(fā)。為了使梯度線圈驅(qū)動電流紋波含量更少,本文采用倍頻控制技術(shù),使紋波和控制頻率達(dá)到開關(guān)頻率的兩倍,有效的抑制了輸出電流紋波。由于傳統(tǒng)的控制算法并不能滿足系統(tǒng)的需求,本文結(jié)合控制要求設(shè)計了自適應(yīng)PID算法,根據(jù)偏差的變化實時改變PID控制參數(shù),使得控制系統(tǒng)兼顧了快速性和穩(wěn)定性。4、經(jīng)過反復(fù)的調(diào)試和驗證,本文最終完成了梯度放大器控制系統(tǒng)的設(shè)計,并在MRI系統(tǒng)中進(jìn)行了完整的序列掃描,得到了滿足成像要求的水模圖像。
【關(guān)鍵詞】：梯度放大器 控制系統(tǒng)設(shè)計 DSP 自適應(yīng)PID
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH776
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 研究工作的背景與意義10-11
• 1.2 MRI梯度放大器控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文的主要工作和結(jié)構(gòu)安排13-15
• 第二章 MRI梯度放大器原理與控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計15-25
• 2.1 MRI梯度放大器介紹15-18
• 2.1.1 梯度放大器的功能16-17
• 2.1.2 梯度放大器的組成17-18
• 2.2 梯度放大器控制系統(tǒng)需求分析18-20
• 2.3 梯度放大器控制系統(tǒng)方案設(shè)計20-24
• 2.3.1 控制系統(tǒng)主電路20-22
• 2.3.2 硬件電路整體方案22-23
• 2.3.3 軟件系統(tǒng)整體方案23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 MRI梯度放大器控制系統(tǒng)硬件設(shè)計25-51
• 3.1 梯度放大器控制系統(tǒng)硬件框圖結(jié)構(gòu)25-27
• 3.2 主控電路設(shè)計27-41
• 3.2.1 控制芯片的選擇27-29
• 3.2.2 DSP外圍電路的設(shè)計29-30
• 3.2.3 AD7656模數(shù)轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)30-34
• 3.2.4 AD7656采樣邏輯設(shè)計34-35
• 3.2.5 信號濾波與調(diào)理電路35-41
• 3.2.5.1 調(diào)理電路設(shè)計35-37
• 3.2.5.2 濾波電路設(shè)計37-41
• 3.3 通信監(jiān)控底板電路設(shè)計41-44
• 3.3.1 使能電路設(shè)計42
• 3.3.2 溫度報警及驅(qū)動報警電路設(shè)計42-44
• 3.4 外圍監(jiān)控電路的設(shè)計44-47
• 3.5 電路板與電磁兼容的設(shè)計47-50
• 3.5.1 印制電路板及布局布線47-49
• 3.5.2 主控制板電源和地層分割49-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 第四章 MRI梯度放大器控制系統(tǒng)軟件設(shè)計51-68
• 4.1 梯度放大器主控系統(tǒng)軟件設(shè)計51-57
• 4.1.1 AD7656同步采樣模塊軟件設(shè)計52-53
• 4.1.2 梯度放大器控制算法設(shè)計53-57
• 4.1.2.1 PID調(diào)節(jié)器原理53-54
• 4.1.2.2 增量型數(shù)字PID控制器的設(shè)計54-57
• 4.2 梯度放大器監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計57-62
• 4.2.1 監(jiān)控信號采集軟件設(shè)計58-60
• 4.2.2 串.通信模塊的軟件設(shè)計60-62
• 4.3 控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析62-66
• 4.3.1 倍頻控制技術(shù)62-64
• 4.3.2 自適應(yīng)PID算法64-66
• 4.4 本章小結(jié)66-68
• 第五章 MRI梯度放大器控制系統(tǒng)測試與分析68-77
• 5.1 控制系統(tǒng)功能調(diào)試68-71
• 5.2 控制系統(tǒng)整體調(diào)試與驗證71-76
• 5.2.1 控制系統(tǒng)性能測試72-75
• 5.2.2 MRI梯度放大器系統(tǒng)調(diào)試75-76
• 5.3 本章小結(jié)76-77
• 第六章 全文總結(jié)與展望77-79
• 6.1 全文總結(jié)77-78
• 6.2 展望78-79
• 致謝79-80
• 參考文獻(xiàn)80-83
• 附錄83-85

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 曹彬;李思奇;畢大強(qiáng);蔣曉華;;梯度放大器高性能控制系統(tǒng)的開發(fā)[J];電力電子技術(shù);2008年02期

  本文關(guān)鍵詞：MRI梯度放大器控制系統(tǒng)設(shè)計與關(guān)鍵技術(shù)分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：262053