[發明專利]電磁層析成像系統的正交信號裝置及解調方法

無效

• 申請號: 02116906.3
• 申請日: 2002-04-26
• 公開（公告）號: CN1380546A
• 公開（公告）日: 2002-11-20
• 發明（設計）人: 徐苓安;劉澤
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;G01N27/72;G01N27/90
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 張宏祥

??????????????????????????技術領域

本發明屬于測量類，尤其涉及電磁物質空間分布的測量裝置及控制方法。

??????????????????????????背景技術

電磁層析成像(Electromagnetic?Tomography，EMT)是一種二十世紀九十年代初期發展起來的基于電磁感應原理的新型過程層析成像技術，它是采用外加的交流激勵磁場從不同的觀測角度掃掠具有某種磁導率物質分布或電導率物質分布的被測物場。基于電磁感應原理，物場中的導磁物質會形成感應磁場，而導電物質則會產生電渦流，這些都會對原有激勵磁場產生調制作用，二者疊加起來會在物場邊界上的檢測線圈中產生不同幅值和相位的感應電勢。

對于電磁層析成像系統，物場對激勵信號的調制反映在幅度和相位的變化上，這要求信號解調系統要具有鑒幅、鑒相功能。目前，常用信號解調主要方法有：數字解調和模擬解調。

1，數字解調，采用微處理器處理信號離散化后的序列，使用數字信號處理算法解調信號的信息，它對A/D轉換器轉換速度要求高，而且處理機需要很強的數據處理和傳輸能力。但EMT系統對實時性的要求高，層析成像技術對數據信息量也要求大，因而激勵與檢測數據過程中對穩定性要求高。目前純粹數字信號處理方法中的軟、硬件條件還不適用在EMT系統的信號采集與處理單元中使用。

2，模擬解調，使用模擬器件將被測信號中的有用信息直接分解出來，經過模擬平均電路轉換為對應的直流分量，通過A/D轉換器由微機系統獲得。目前使用的模擬解調方法包括開關解調、正弦波解調、自相乘解調等。

模擬解調中的方波解調和正弦波解調是一種相敏乘法解調，它將一個與被檢測信號嚴格同相位的信號與被測信號相乘，從而測得信號的變化。相敏乘法解調要求標準信號與被解調信號相位相同，即過零點完全吻合。若只解調信號的幅度信息，最簡單的方法是使用開關解調或自相乘解調。開關解調效果類似于全波整流，區別是開關解調準確，而全波整流受二極管導通電壓及二極管壓降的影響，不利于測量精密信號。

在EMT系統中，為獲得物場足夠多的信息，采取旋轉激勵磁場的方法按一定角度掃掠物場。由于被測物場中導電和導磁物質的調制，以及檢測線圈分布的影響，在不同激勵方向，甚至在同一激勵方向時，各個不同檢測線圈輸出的信號都存在不同的相位差，這給信號的解調帶來困難。例如，在某一固定磁場方向下，檢測信號與激勵信號相移的大小與檢測線圈的位置有關，這樣必須使用解調的標準信號與檢測線圈的相位同步。而且相位信息本身也攜帶了物場信息，必須作為圖像重建的依據之一。所以對EMT系統檢測線圈信號的解調要求，同時要獲得其模與相位兩種信息，也就是信號的實部與虛部信息。一般的解調方法難以滿足這種要求。

???????????????????????????????發明內容

本發明的目的是提供一種電磁層析成像系統的正交信號裝置及解調方法，以解決上述難題，滿足電磁層析成像時快速、準確檢測的需要。

本發明的目的是這樣實現的：電磁層析成像系統的正交信號裝置，其中的數字正弦波發生器E由導線與傳感器、多路開關M和放大器M的一端順序連接，放大器M的另一端由導線與多路開關A、乘法器A、濾波器A、A/D轉換器A和計算機順序連接，放大器M的另一端并由導線與多路開關B、乘法器B、濾波器B、A/D轉換器B和計算機順序連接；數字正弦波發生器E由導線分別與多路開關A、多路開關B連接；數字正弦波發生器A由導線分別與計算機、乘法器A連接，數字正弦波發生器B由導線分別與計算機、乘法器B連接。

電磁層析成像系統的正交信號裝置的解調方法，包括下列步驟：

1，開始，(基于相位反饋搜索的正交解調)；

2，控制數字合成正弦波發生器E，使其產生激勵信號E；

3，a.控制數字合成正弦波發生器A，使其產生與激勵信號同頻率的解調信號，

???a1使多路開關A選通激勵信號E，

???a2將解調信號A與選通信號A進行乘法、濾波和AD轉換，得到直流信號A，

???a3把計算機采集直流信號A，分析選通信號A與激勵信號A的相位相關性，根據直流信號A反饋控制正弦波發生器A，

???a4將解調信號A與選通信號A的相位同步，達到同步后的解調信號A就是正交解調的實部正交基，

???a5由計算機記錄實部正交基的控制相位；

???b.控制數字合成正弦波發生器B，使其產生與激勵信號同頻率的解調信號，

???b.1使多路開關B選通激勵信號E，