MIT单通道测量电路的优化设计与实现

论文摘要

磁感应断层成像（Magnetic Induction Tomography, MIT）技术是一种新的非接触电导率断层成像技术,它是利用电磁检测原理测量生物组织电导率。 MIT成像技术在区分不同类型的脑水肿方面有着较为广阔的应用前景。由于MIT在脑电导率测量中,目标是电导率很小的脑组织,所感应的涡流磁场相对很弱,易受外界磁场的干扰,这给硬件系统设计提出了更高的要求。本文针对课题组原设计的单通道测量系统所呈现出来的稳定性、可重复性差等一些问题和不足,重新研究和设计了MIT的硬件系统。突出的特点就是,设计中始终以提高系统灵敏度、降低系统相位噪声为根本指导原则,优化电路结构,对重要元器件进行筛选。具体工作包括: 1.激励源的重新设计与实现。选用高频率稳定度的恒温晶体振荡器作为激励发生源,采用高隔离度的无源器件——功率分配器形成同源参考信号。实现了一个频率稳定度达到0.4ppm水平的10MHz正弦波信号激励源; 2.重新设计了适合在MIT激励-检测模式下工作的线圈;

论文目录

• 缩略语表
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言和文献回顾
• 正文
• 1 MIT硬件系统的总体设计
• 1.1 MIT基本原理
• 1.2 MIT数学模型
• 1.3 MIT系统的总体设计
• 1.3.1 总体设计思想
• 1.3.2 MIT系统实现原理图
• 1.3.3 系统设计要求
• 2 激励源设计
• 2.1 MIT高性能激励源的设计与实现
• 2.1.1 设计要求
• 2.1.2 框图与电路实现
• 2.1.3 线圈的设计
• 2.1.4 激励线圈与功率放大器的阻抗匹配设计
• 2.2 激励源特性分析
• 2.3 结果与讨论
• 3 检测模块电路设计
• 3.1 检测电路结果框图
• 3.2 检测电路的具体实现
• 3.3 电路性能测试
• 3.3.1 自动增益电路性能测试
• 3.3.2 直流增益、滤波和缓冲电路性能测试
• 3.3.3 检测信号失真度测试
• 4 系统性能测试与结果分析
• 4.1 系统性能测试
• 4.2 测试结果与分析
• 4.2.1 单个目标的几何尺寸和电导率的分辨能力
• 4.2.2 轴向位置与灵敏度的关系
• 4.2.3 系统相位噪声
• 4.2.4 系统稳定性与可重复性
• 4.3 系统总体性能评价
• 总结与展望
• 参考文献
• 附录 所设计的电路板与线圈
• 个人简历和研究成果
• 致谢