微波热声成像技术中热声信号采集系统研究

论文摘要

生物组织微波热声成像技术是国内外近几年研究的一个热点。主要原理是利用持续时间很短的微波脉冲对生物组织进行照射,在微波脉冲的照射下,生物组织吸收微波能量温度升高,温升造成的受热膨胀引起机械振动,产生超声波(称为热声信号),这些热声信号携带着生物组织的微波吸收特性。微波热声成像就是利用检测到的热声信号对生物组织进行成像。目前,国内在微波热声成像方面的研究还处于起步阶段,没有太多可借鉴的实验系统。实验平台的建立和热声信号的成功获取是微波热声成像技术得以实现的重要前提,正是为了成功采集和提取微波激励的热声信号,本文在本课题组组建的微波热声成像实验平台的基础上,针对热声信号的特点研制了与热声信号相匹配的采集系统。该系统体积小、成本低、操作简单,能够完成信号的采集、控制、分析、消噪处理和显示输出,实用性好。本研究主要完成以下工作:1.信号预处理器的研制。对微波激励热声信号的频率、幅值进行分析,根据分析结果设计热声信号预处理器。主要利用单片机AT89C4051和智能显示芯片HD7279A组成预处理器的增益显示控制模块,利用AD604为主放大芯片组成信号滤波放大模块,来制作信号预处理器。该预处理器能够在频带宽度、增益和噪声抑制三个方面满足热声信号采集的要求。2.设计、编写数据采集程序和信号消噪处理程序。基于LabVIEW平台编写数据采集程序,控制热声信号的采集长度、采样率和保存方式;结合LabVIEW和C语言编写数字式平均消噪程序实现对热声信号的提取。3.实验数据的采集。设计实验方案,进行动物实验采集微波激励的热声信号,并作相关分析处理。同时,根据实验中存在的问题继续改进信号采集系统。在本研究中,主要完成了信号预处理器的研制,采集消噪程序的设计编写,实验数据的采集。为微波热声成像实验平台的构建和成像技术的实现打下基础。

论文目录

• 缩略语表
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 文献回顾
• 正文
• 1 热声信号采集系统总体设计
• 1.1 微波热声成像实验平台介绍
• 1.2 热声信号采集系统
• 1.3 小结
• 2 热声信号预处理器设计与实现
• 2.1 微波激励热声信号分析
• 2.2 设计参数确定
• 2.3 信号预处理器设计与实现
• 2.4 参数测试
• 2.5 预实验结果与分析
• 2.6 小结
• 3 数据采集以及信号处理方法设计与实现
• 3.1 数据采集
• 3.2 信号消噪处理
• 3.3 小结
• 4 数据采集结果及分析
• 4.1 实验目的
• 4.2 实验方法
• 4.3 实验结果
• 4.4 小结
• 总结
• 参考文献
• 个人简历和研究成果
• 致谢