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电磁层析成像中基于半周期采样的数字解调方法

2011-08-01尹武良王化祥

关键词:信号

尹武良,王 奔,王化祥

(天津大学电气与自动化工程学院,天津 300072)

电学层析成像是一种通过在物体边缘进行电、磁测量而得到物体内二维分布的层析成像方法.它包含 3个主要模态,即电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)、电阻层析成像(electrical resistance tomography,ERT)及电磁层析成像(electromagnetic tomography,EMT)[1].EMT 广泛应用于工业过程的可视化[2-3]及生物层析成像测量[4-6].EMT传感器由一组8个或16个均匀分布在物体外围的线圈组成,通过线圈之间互感和自感的测量而进行图像重建.

相敏解调[7]是从接收线圈测得的电压信号中提取幅值和相位信息的过程,是电磁层析成像技术的重要环节.数字解调是由高速 A/D转换器对被测信号采样,利用高性能数字信号处理器件,如 FPGA、DSP等,采用数值计算的方法提取被测信号的幅值和相位信息的过程.常用的解调方法有快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)解调和正交序列解调.正交序列解调[8-10]可以看作是FFT解调在数学上的简化,它克服了模拟电路固有的误差和系统的不稳定性,满足信号分析所要求的高性能和快速测量等[11-12].

一般地,参考信号是预先计算好的正余弦函数值,存储在处理器内,因此,解调过程即为查表求取离散的正、余弦参考值,并同采集到的信号相乘、累加的过程.通常,电学层析成像运用整周期的倍数采样进行正交序列解调,本文提出了采样半周期的正交序列解调方法,给出了基于 Matlab的仿真结果和基于实际硬件系统的实验结果,并从频域的角度给出了理论解释.采样半周期明显提高了……

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