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磁感应断层成像基础研究

作　者: 王涛
导　师: 刘国强
学　校: 中国科学院研究生院（电工研究所）
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 磁感应断层成像硬件系统圆环线圈法模拟退火图像重建
分类号: TP274.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 120次
引　用: 3次
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内容摘要

磁感应断层成像(Magnetic induction tomography,MIT)是一种新的电阻抗断层成像技术。相对于超声成像和X射线成像,其设备造价和检测成本较为低廉,是一种真正意义上的实时、无创、非接触的检测技术。该技术在研究人体生理功能、疾病诊断以及临床监护等方面具有重要的应用价值和广泛的应用前景。本文从硬件和算法两方面入手,对MIT技术做了基础性的研究。首先,设计开发了基于8线圈激励—接收模式的MIT硬件系统,包括激励源、线圈和相位检测装置三部分,利用该系统可以采集成像所需的数据。通过两组模型实验研究了同轴接收线圈处的感应电压、线圈间距与成像体电导率、成像体体积之间的关系。其次,推导了MIT正问题的控制方程和对应的虚位移方程,并利用商用有限元软件进行了三维模拟计算。为克服“磁偶极子法”的局限性,提出“圆环线圈法”进行了MIT正问题的二维近似求解。最后,采用模拟退火法作为MIT的逆问题算法,对盐溶液中的铝块进行了图像重建,得到了高质量的电导率分布图像。

全文目录

第一章引言  6-12
  1.1 磁感应断层成像简介  6-7
    1.1.1 背景  6
    1.1.2 磁感应断层成像的优势  6-7
    1.1.3 磁感应断层成像的应用前景  7
  1.2 磁感应断层成像原理的数学模型  7-9
  1.3 国内外研究概况  9-10
  1.4 本文的任务及结构安排  10-12
第二章磁感应断层成像硬件系统设计  12-30
  2.1 本文硬件系统概述  12-13
  2.2 激励源  13-16
    2.2.1 FG708F 函数信号发生器  13-15
    2.2.2 自制单频激励源  15-16
  2.3 线圈  16-17
  2.4 相位检测装置  17-22
    2.4.1 前置放大器  18-19
    2.4.2 一级检测电路  19-20
    2.4.3 二级检测电路  20-21
    2.4.4 锁相电路  21-22
  2.5 数据采集与模型实验  22-30
    2.5.1 实验准备  22-23
    2.5.2 数据采集  23-26
    2.5.3 模型实验  26-30
第三章磁感应断层成像正逆问题算法  30-51
  3.1 磁感应断层成像正问题算法  30-47
    3.1.1 三维有限元模拟  30-39
    3.1.2 二维近似求解  39-47
  3.2 磁感应断层成像逆问题算法  47-51
    3.2.1 模拟退火算法  47-49
    3.2.2 图像重建  49-51
第四章总结与展望  51-53
  4.1 本文所做的工作  51
  4.2 问题和展望  51-53
参考文献  53-55
附录电路板实物图  55-57
研究成果  57-58
致谢  58-59
论文答辩说明  59
关于论文使用授权的说明  59

磁感应断层成像基础研究

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