多激励频率模式磁感应层析成像系统

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1、资助项目：国家自然科学基金面上项目（编号：61571321）天津市科技创新平台建设项目（编号：16PTSYJC00060）多激励频率模式磁感应层析成像系统MagneticInductionTomographySystemwithMulti-ExcitationFrequencyMode工程领域：控制工程作者姓名：王野指导教师：董峰教授企业导师：蒲诚高级工程师天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年十一月独含J性声明本人声明所呈交的学位沿文是本人在尋りT指早下逃行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特別加以林注和致洲之赴外,沿文中不包含其他人己径友表或撰写道的研究成果,也不包含力荻得人津大

2、学或其他教育机杓的学位或iI事而使用道的材料。与我一同工作的同志対本研究所倣的任何貢献均己在沿文中作了明碗的沈明井表示了場す意。一Ｄそ十Ｉ学位稔文作者釜名:一釜字日期:)017年′1月>1日学位沿文版板使用授板弔本学位沿文作者完全了解夭津大学有美保rin・、使用学位沿文的規定。特授枚夭津大学可以杵学位沿文的全部或部分内容編入有美数据庫避行栓索,井采用影印、縮印或拍描等隻制手段保存、ツE編以供査同和借開。同意学校向国家有美部門或机杓送交稔文的夏印件和磁盈。(保密的学位沿文在解密后適用本授杖悦明)学位稔文作者釜名:■ei早用釜名:釜字日期:“17/T‐

3、1月)1日釜字日期:〆″月7年1日中文摘

4、要磁感应层析成像（MagneticInductionTomography，简称MIT）技术是一种基于电磁感应原理和涡流检测原理的新型层析成像技术，具有非接触性、无创性、低成本等特点，以及较强的穿透性和较高的中心灵敏度，在生物医学的检查和诊断方面有着良好的应用前景。课题通过对国内外MIT测试系统的研究，针对人体脑血肿的长期监控成像问题，根据生物组织成像频率和人体安全磁场范围等标准，搭建了一套工作频率在10kHz—4MHz，多激励频率模式的8通道MIT测试系统，主要完成的工作包括：（1）在搭建人体脑血肿仿真模型并进行图像重建的基础上，根据仿真模型确定了系统激励频率范围；并依据国际人体磁场安全标

5、准，确定了系统激励磁场强度的范围，确保系统在长期监控使用时对人体无害。（2）根据人体血液电导率特性指标及模型仿真所获得的激励频率的范围，设计MIT测试系统所应用的单频、扫频和混频三种模式的激励源，并且对系统所采用的线圈传感器阵列进行优化设计。（3）基于工业总线CPCI标准化接口，设计了具有高度集成化的MIT测试系统硬件电路，包括多线圈传感器的通道选择模块、模拟滤波模块、数模转换模块及数据通讯接口模块等；并对各模块的逻辑功能进行编程实现。（4）在完成系统设计的基础上，对系统激励源、传感器各通道测试数据的信噪比进行了实验测试，测试结果表明：激励源和各通道测试数据有较好的一致性，其中，单频模式激

6、励源信噪比为48dB，各通道测试数据的信噪比为46dB。并采用所设计的多频MIT系统，应用物理模型模拟实验的方法，对高电导率介质分布条件下的测试数据进行获取；将不同激励频率下的采集数据应用Tikhonov图像重建算法，实现了不同介质分布条件下的图像重建，验证了所设计系统的可用性。关键词：磁感应层析成像；生物测试；系统设计；激励频率；激励模式；信噪比IABSTRACTMagneticInductionTomography(MIT)isanewtypeoftomographybasedonelectromagneticinductionprincipleandeddycurrentdetect

7、ionprinciple.Ithasthecharacteristicsofnon-contact,noninvasive,lowcost,strongpenetrationandhighcentersensitivity,ithasagoodapplicationprospectinbiomedicalexaminationanddiagnosis.BasedontheresearchofMITdetectionsystemathomeandabroad,aimingatthelong-termmonitoringimagingproblemofhumanbrainhematoma,ac

8、cordingtothestandardofbiologicaltissueimagingfrequencyandhumansafetymagneticfield,designasetofoperatingfrequencyisfrom10kHz-4MHz,multi-excitationfrequencymode8-channelMITdetectionsystem,themainworkofthispapercanb