基于虚拟仪器电阻成像技术硬件系统设计

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文基于虚拟仪器的电阻抗成像技术的硬件系统设计摘要在医学领域虽有多种成熟的成像方式，如X光、CT技术等，但每种方式都有其基本的缺点。而在工业领域上两相流或者多相流的研究和发展较为缓慢，究其原因就是该领域缺乏有效的检测技术。所以在医学和工业上都迫切需要一种安全而又可靠地技术来满足上述需求。在上世纪七十年代末，先进的发达国家兴起了一门新的断层成像技术：电阻抗成像(ElectricalImpedanceTomography，EIT)技术。该技术的一系列优点，如可视化、无辐射、低成本和实时成像等，已引起了工业和医学检测技术研究人员的注意。由于其潜在的

2、价值，它已经成为众多检测技术中一个重要的研究方向。随后的八十年代，由美国国家仪器有限公司提出“虚拟仪器”的概念对仪器仪表领域产生了较大的影响，尤其改变了许多传统的测量和控制方法。而且随着技术的发展和进步，虚拟仪器技术将给测试、计量和控制等其他领域提供一个非常好的设计平台。本文初步探讨了把“虚拟仪器”技术引入到电阻抗成像领域，从而使得电阻抗成像技术能够得到更深入和更广阔的发展。本文作者研究了电阻抗成像系统的硬件结构，提出了以虚拟仪器为核心的电阻抗成像的硬件系统，并根据系统总分总和模块化的思想设计出了整个硬件系统及其子模块。主要工作如下：(1)分析了EIT硬件系统的脾I．

3、-q2厶匕f：]匕，阐述了目前EIT的驱动和测量的方T太原理工大学硕士研究生学位论文式，以及系统结构，在此基础上设计了一套EIT系统，同时给出了硬件结构的详细电路。(2)首次从软件和硬件的角度把虚拟仪器引入到了电阻抗成像领域，并根据二者的特点，制作了以虚拟仪器为核心的EIT硬件电路。(3)在QuartuslI环境下，用VerilogHDL语言开发了可在CPLD上运行的程序。(4)详细介绍了信号解调的方法，并对比了各种方案，最终选择了数字正交解调，并用LabⅧW软件编写了程序从而实现该模块。(5)首先测试了硬件系统的各个子模块，然后整合各模块构建EIT的硬件平台。并在该

4、硬件系统上进行了相关的实验，而后分析和总结了实验结果，最终表明本文的硬件系统是可行的。最后，本文作者给出了后续工作的重心和提高系统性能的方向。关键词：电阻抗成像，虚拟仪器，硬件系统，CPLD，VerilogHDL，LabVIEW，正交解调太原理工大学硕士研究生学位论文THEDESIGN0FEITHARDⅥ醪舢SYSTEMBASEDONVII江UALINSTRI瓜皿NTABSTRACTTherearemanysophisticatedimagingwayinthemedicalareas，suchasX—ray、CTtechnology,buteachmethodhas

5、itsbasicshortcomings．Thedevelopmentoftwo-phaseflowormultiphaseflowintheindustrialareasisrelativelyslow．Thereasonisalackofeffectivedetectiontechnology．Soasafeandreliabletechnologywasurgentlyneededtomeettherequirementsinthemedicalandindustrialareas．ElectricalImpedanceTomography(EIT)isanew

6、topographicimagetechnologywhichoriginatedinwesterndevelopedcountries．EITwasresearchedfromthetwentiethcenturyattheendoftheseventies．Ithavelotsofadvantages，suchasvisualization、non--invasive、low——cost、real-timeimagingandSOon．Sotheresearchersofmeasurementtechniqueareinterestinginitintheindu

7、stryandMedical．Becauseofitspotentialvalue，ithasbecomeanimportantresearchdirection．Afteroftenyears，thevirtualinstrumentswhichNationalInstrumentsadvancedhadagreaterinfluenceonthefieldofinstrumentation．Itchangemanymethodsofthetraditionalmeasurementandcontr01．Astechnologyadvancesan