基于FPGA和DSP的电阻层析成像数据采集系统

为充分发挥DSP实时信号处理能力强和FPGA的逻辑控制以及硬件可编程的优势,构建了一套基于FPGA和DSP的16电极ERT数据采集系统.模块化的设计保证了系统良好的可维护性和可扩展性.FPGA完成激励信号产生、前端信号处理、系统逻辑控制和正交序列解调,DSP完成数据的后处理和成像算法的实现,实现了两种控制器的优势互补,...     

CLPG的分布式FBG解调系统仿真研究

从耦合模理论出发,运用传输矩阵法对级联长周期光纤光栅(C LPG)的传输光谱进行了仿真分析,提出了基于CLPG的分布式光纤布拉格光栅(FBG)解调系统.该解调系统将级联长周期FBG作为边缘滤波器,利用它的4个线性区同时解调4个FBG的传感信号.仿真结果表明:在CLPG的线性范围内系统检测的光功率与传感FBG所受轴向应变成线性关系,最高能检测到5.813×10-9的轴向应变传感信号.系统的应变灵敏度分别为-42.75,42.95,-43.15,43.35 mW/10-6.     

基于光纤Bragg光栅的古建筑结构健康监测技术研究

古建筑具有极其宝贵的历史、文化、艺术和科学研究价值。通过基于3×3耦合器的M-Z干涉解调技术和LabVIEW相结合的方法,设计了古建筑结构健康监测系统,实现了干涉仪信号的采集、处理、保存、波形显示和变化量的跟踪显示、频谱分析、预警等功能,不仅能够避免光源强度与干涉条纹对比度变化对测量结果的影响,而且操作简单,设备成本低。设计了光纤光栅应变传感实验测试系统性能,结果表明相位变化与应变呈良好的线性关系,测量误差为1.4%。     

基于多级衍射及自适应补偿的光纤光栅传感器解调技术

解调技术是决定光纤光栅传感解调系统速率、精度、容量等性能的关键因素。提出一种基于线阵光电探测器成像原理的光纤光栅传感器解调方案,通过多级衍射,结合弱曝光自适应超频技术和FPGA并行数据处理技术,实现了对传感信号的快速解调,同时可以实现对级联型光纤光栅传感器和长周期光纤光栅传感器信号的解调。使用温度、应力敏感光纤光栅传感器对搭建的铁路桥模型进行监测,实验结果表明,光纤光栅传感系统的解调精度可以达到10 pm量级,系统可测量光谱范围达50 nm,提高了传感系统的解调速率和精度,同时实现了光纤光栅解调设备的微型化。     

基于ARM的FBG传感解调系统的研究

为了探索光纤布拉格光栅(FBG)中心波长检测方法,结合嵌入式技术,设计开发了一种基于ARM的FBG传感信号处理系统。系统主要包括数据采集、数据处理、数据存储等模块,能够完成FBG反射谱信号的数据采集、中心波长检测、数据显示等功能。系统采用C语言进行编程实现,并在硬件系统上进行了测试。结果表明,系统能够满足FBG波长检测相关功能要求,同时解调的速度和精度都有所提高,为基于ARM的低成本、微型FBG传感系统的实用化提供了很好的参考。     

Maximum Evidence Method for classification of brain tissues in MRI

Within the family of statistical image segmentation methods, those based on Bayesian inference have been commonly applied to classify brain tissues as obtained with Magnetic Resonance Imaging (MRI). In this framework we present an unsupervised algorithm to account for the main tissue classes that constitute MR brain volumes. Two models are examined: the Discrete Model (DM), in which every voxel belongs to a single tissue class, and the Partial Volume Model (PVM), where two classes may be present in a single voxel with a certain probability. We make use of the Maximum Evidence (ME) criterion to estimate the most probable parameters describing each model in a separate fashion. Since an exact image inference would be computationally very expensive, we propose an approximate algorithm for model optimization. Such method was tested on a simulated MRI-T1 brain phantom in 3D, as well as on clinical MR images. As a result, we found that the PVM slightly outperforms the DM, both in terms of Evidence and Mean Absolute Error (MAE). We also show that the Evidence is a very useful figure of merit for error prediction as well as a convenient tool to determine the most probable model from measured data.     

基于局部区域拟合模型的磁共振图像分割与偏移估计算法

磁共振(MR)图像的灰度通常是不均匀的,这种不均匀性是由于成像设备的缺陷导致产生了一种光滑的偏移场.一般的基于灰度统计特性的分割算法都是假设目标区域和背景区域图像的灰度分别是一致的,因此该类算法不能很好地应用于磁共振图像的分割.提出一种基于局部拟合模型的磁共振图像分割与偏移估计算法:利用图像的局部区域的灰度特性建立恢复...     

瓦斯多通道光纤传感器解调电路的设计

瓦斯多通道光纤传感器是一种基于可调谐半导体激光光谱吸收技术原理,结合谐波检测和波长调制技术对气体的浓度进行测量的检测系统,具有较高的灵敏度.但由于各通道光信号传输距离不同以及电路自身延迟会导致未知的相位差,给信号的处理带来困难.设计了一种基于模拟乘法器MLTD4的解调电路,并对相距为1.5Km的两个通道进行试验.结果表明,该电路可以准确提取被测信号中包含气体浓度信息的二次谐波分量,消除了未知的相位差,方便了信号的处理,并且提高了系统的稳定性.     

基于FMCW技术的光纤光栅振动解调系统设计及复用特性分析

基于连续波调频技术(FMCW)及2×2、3×3耦合器的原理,设计了一种光纤光栅振动解调系统.对系统复用特性进行了理论分析,并通过仿真实验分析了传感光栅位置系数k、调制频率的最大值Δf、压控振荡器的控制参量fs对系统复用特性的影响,同时构建了相应的系统,对所设计的系统进行了实验验证。     

高精度电阻抗断层成像数据采集系统

针对电阻抗断层成像技术对电阻抗信号采集精度的要求,建立了一个高精度的数据采集系统.该系统主要由一个基于数字合成技术的可编程激励电流源和一个基于正交序列数字解调法的边界电压采集模块共同构成.系统可以在1～190 kHz之间编程选择激励电流的频率,并可在0～1.25 mA之间编程设定输出幅度以满足人体测量的安全要求.系统可同时检测出边界电压的幅值和相位信息.工作频率范围内,系统的共模抑制比高于75 dB,相对测量精度优于0.02%.