基于同步检波的单通道磁感应成像技术研究

磁感应成像在医学领域的应用,由于生物组织的电导率非常小,需要一种测量相位精度高的系统才能满足应用需要。描述了一种基于同步检波的单通道磁感应测量系统,来测量微小相位变化。系统使用模拟开关代替模拟乘法电路,减少直流漂移,增加电路的动态范围。电路中引入了模拟的相移电路,使参考信号和与检测信号相位正交,提高相位测量的灵敏度。研究了单通道系统的稳定度和灵敏度,通过实测电路,该测量系统在1 min内的相位漂移0.001 5°,在1 h内的相位漂移0.006°;并给出电导率变化相应相位变化关系。     

一种用于磁感应断层成像的图像重建算法

磁感应断层成像技术(magnetic induction tomography,MIT)是一种非接触、无损害的以人体电导率分布为成像目标的阻抗成像技术.本文提出一种用于MIT技术的图像重建算法--修正的Newton-Raphson(NR)算法.首先,推导并求解MIT的正问题和逆问题.其次.通过对比仿真计算和实际测量的结果证明基于有限元的MIT正问题求解方法的有效性.然后,对测量区域内的电导率扰动成功地进行了仿真图像重建.结果证明,本文提出的修正的NR算法是一种有效的MIT网像重建算法.它的实现为下一步物理模型以及生物体上的MIT成像实验打下了良好基础.     

碳纤维复合材料涂层厚度涡流法测量的研究

基于涡流法对碳纤维复合材料涂层厚度的测量进行研究,结合材料属性及组织特点,利用ANSYS软件对非磁性超低电导率基体材料上涂层厚度的涡流法测量作二维仿真,然后采用电导率混合分块赋值的方法来模拟材料电导率不均匀性并进行有限元分析和实验验证,仿真计算与实验结果吻合较好.分析结果表明通过选择合适的检测频率可以使探头线圈阻抗与涂层厚度有很好的线性相关性和检测分辨率.该方法很好地反映了材料属性的特点,提高了碳纤维复合材料涂层涡流测厚仿真的准确性,为碳纤维复合材料涂层厚度的涡流法高精度测量提供了可靠的理论依据和技术支持.     

基于滤波反投影的脑磁感应迭代重建算法研究

颅脑磁感应断层成像技术(BMIT)是一种非接触、无创的新兴颅脑医学成像技术,图像重建算法是提高重建图像质量的关键。依据BMIT反投影算法和迭代算法,设计出一套基于滤波反投影的脑磁感应迭代重建方法。首先根据滤波反投影重建算法原理,给出初始电导率分布,其次基于电导率变化敏感性加权计算滤波反投影矩阵,最后利用一步牛顿迭代构成滤波反投影迭代重建算法,通过设置理想条件数G来修正Hessian矩阵,改善重建过程的病态程度,并对待重建数据进行标准化位置校正处理。实验结果表明,该算法成像速度快,重建出的图像具有较高分辨率,能够准确反映成像区域内仿真病变的大小及位置信息,且轮廓清晰,为颅脑磁感应断层成像技术应用于临床监护奠定了基础。     

MIT中反投影矩阵的计算与数据处理方法

反投影算法是磁感应断层成像技术(MIT)中一种有效的图像重建算法.该算法中反投影矩阵的计算与检测数据的处理是提高重建图像质量的关键.依据磁感应断层像原理,提出了一种有效的MIT反投影矩阵计算方法和检测数据的处理方法.在所建立的仿真模型和实际模型基础上,分别运用该方法进行了图像重建实验与分析.实验结果表明,该方法应用在反投影算法中可以实现MIT图像重建.重建图像能准确反映成像区域内部电导率变化,具有较高分辨率,扰动目标定位准确,形状信息清晰可见.进而验证了该方法的可靠性和有效性.     

考虑叶尖间隙变化影响的高速旋转叶片监测技术研究

叶尖定时技术因其非接触性、全面监测性及低成本等众多突出优点使其成为当前高速旋转叶片在线监测领域中的研究热点,但传统基于电涡流传感器的叶尖定时测试中未考虑因叶尖间隙变化引起的叶片振动幅值测量误差,导致系统测量精度不足,测量结果中存在误差较大。针对该问题通过对叶尖间隙变化及脉冲响应的关系进行了实验研究,并在此基础上提出了一种提高基于电涡流传感器的叶尖定时系统测量精度的信号处理方法,通过耦合脉冲信号上升沿时刻与脉冲响应幅值来提高系统的测量精度。最后通过高速风机叶片进行了实验验证。结果表明,该方法在叶尖间隙波动的情况下可以保持较好的叶片振动测量精度。     

基于磁场梯度测量的脉冲涡流检测关键技术研究

提出一种新型脉冲涡流检测技术,将广泛应用于医学核磁共振成像、超导量子干涉仪的磁场梯度测量技术引入到脉冲涡流检测技术中,以提高脉冲涡流检测金属构件表面缺陷灵敏度。通过仿真和试验,着重分析了脉冲涡流检测表面裂纹的扫描结果。研究发现,磁场梯度信号较磁场差分信号具有更高的检测灵敏度,验证了所提出技术的有效性。     

基于反投影的MIT动态图像重建方法研究

磁感应断层成像(magnetic induction tomography,MIT)是一种无创、非接触的新型医学成像技术,图像重建算法是实现MIT快速、精确成像的关键.提出一种改进的反投影图像重建算法,首先根据成像区域的磁场分布,由磁力线确定反投影路径,降低了直线反投影用于磁场成像的定位误差;其次根据MIT电磁关系推导,构建了边界检测数据的修正模型,据此对边界相位差数据进行修正处理,进一步提高了重建图像定位准确性;最后分别对成像区域内扰动目标电导率大小变化及位置变化2种情况,构建了序列重建图像,对该图像序列联合分析获取纵向阻抗变化信息,反映了成像体随时间变化的动态信息.实验结果表明该算法具有重建速度快、定位准确的特性,能够准确反映成像区域内部电导率变化,结合序列图像联合分析实现MIT动态成像.     

基于互易原理磁感应成像中灵敏度矩阵的计算

磁感应成像(MIT)是一种利用线圈传感器重建所测物体内部电导率分布的成像方法.MIT中的灵敏度矩阵为所测感应电压对物体电导率变化的函数,是反演成像的关键.基于有限元方法和互易原理,提出一种有效计算MIT灵敏度矩阵的方法,在所建立测量模型基础上,运用该方法进行了实验与分析.实验结果表明,该方法可以快速求解MIT中的灵敏度矩阵,应用在高斯一步牛顿算法中可以实现图像重建,为MIT逆问题提供了更有效的解决方案.     

注入电流式磁声成像的实验研究

磁声成像技术结合了超声成像和电阻抗成像的优点,是一种高分辨率、高对比度的新型无损功能性医学成像技术,能够实现对人体疾病的早期诊断.本文对注入电流式磁声成像方法进行实验研究,建立了注入电流式磁声成像实验装置,以金属铜环作为目标,将其置于静磁场中并加载脉冲电流,对磁声耦合作用下产生的声信号进行检测和分析.利用所检测到的声信号重建铜环模型的声源分布图像,重建的声源分布图像能够反映成像样品的电导率分布.所进行的研究证明,注入式磁声成像能够获取被成像样品的电导率分布特征,研究结果为该方法用于复杂电导率分布模型成像以及以后真实组织成像的研究奠定了基础.