AD5933在電磁層析成像硬件系統中的應用
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檢測信號解調模塊
由于EMT硬件系統中的檢測線圈的信號解調要求同時獲得信號幅度和相位的信息，即信號的實部與虛部信息，一般的解調方法難以滿足這種要求。傳統的EMT系統采用正交解調的方法，不僅軟硬件設計比較復雜，而且還大大降低了信號解調的實時性。
而AD5933片內集成的高速1024點DFT單元可以直接對ADC采樣后的離散信號做DFT運算，運算后返回每個頻點的實部(I)和虛部(R)數據字。通過幅度計算公式(3)和如下的相位計算公式，可得到信號的幅度A和相位值：
(3)
(4)
圖4為基于AD5933的EMT硬件系統改進設計。
圖4 基于AD5933的EMT硬件系統結構
由于AD5933的Vout端輸出的正弦信號是幅值較小的電壓信號，不能用于驅動激勵線圈。本系統采用AD620儀用放大電路將原輸出信號的幅值放大。 再經過電壓控制電流源電路(VCCS)，產生能直接驅動激勵線圈的交流正弦電流信號。多路開關用于選擇驅動的激勵線圈。
在解調時，檢測線圈感應的信號是微弱的交流正弦電壓信號，不能直接接到AD5933的Vin端。采用AD620儀用放大電路將感應信號的幅值放大，以適合AD5933的Vin端。多路開關用于選擇需采樣的檢測線圈信號。
AD5933與LPC2148 ARM的通訊采用I2C接口。
在基于AD5933的硬件平臺上，開發(fā)了基于靈敏度的線性反投影圖像重建算法，進行了圖像重建實驗。實驗管道的直徑為23mm，被測試驗銅棒的直徑為 8mm，實驗方法是將試驗銅棒放置于管道內的不同位置，進行了位置圖像重建，將算法重建的圖像與實際圖像進行比較。圖5所示的一幅重建圖像為試驗銅棒放置 于-45度靠近管道邊界時的情況。多次試驗表明，應用AD5933設計的EMT系統能夠初步重建被測物質的分布。其中PC機圖像重建軟件采用Visual C++6.0開發(fā)，ARM嵌入式軟件采用ADS集成編譯器開發(fā)。
圖5 實驗重建圖象
結語
阻抗轉換器AD5933將直接數字頻率合成器技術、模數轉換器和數字信號處理功能結合在一起，為EMT系統硬件設計提供了方便，在增強系統配置靈活性和信號解調實時性的同時，提高了EMT硬件系統的集成度，降低了硬件系統成本。
圖4為基于AD5933的EMT硬件系統改進設計。
圖4 基于AD5933的EMT硬件系統結構
由于AD5933的Vout端輸出的正弦信號是幅值較小的電壓信號，不能用于驅動激勵線圈。本系統采用AD620儀用放大電路將原輸出信號的幅值放大。 再經過電壓控制電流源電路(VCCS)，產生能直接驅動激勵線圈的交流正弦電流信號。多路開關用于選擇驅動的激勵線圈。
在解調時，檢測線圈感應的信號是微弱的交流正弦電壓信號，不能直接接到AD5933的Vin端。采用AD620儀用放大電路將感應信號的幅值放大，以適合AD5933的Vin端。多路開關用于選擇需采樣的檢測線圈信號。
AD5933與LPC2148 ARM的通訊采用I2C接口。
在基于AD5933的硬件平臺上，開發(fā)了基于靈敏度的線性反投影圖像重建算法，進行了圖像重建實驗。實驗管道的直徑為23mm，被測試驗銅棒的直徑為 8mm，實驗方法是將試驗銅棒放置于管道內的不同位置，進行了位置圖像重建，將算法重建的圖像與實際圖像進行比較。圖5所示的一幅重建圖像為試驗銅棒放置 于-45度靠近管道邊界時的情況。多次試驗表明，應用AD5933設計的EMT系統能夠初步重建被測物質的分布。其中PC機圖像重建軟件采用Visual C++6.0開發(fā)，ARM嵌入式軟件采用ADS集成編譯器開發(fā)。
圖5 實驗重建圖象
結語
阻抗轉換器AD5933將直接數字頻率合成器技術、模數轉換器和數字信號處理功能結合在一起，為EMT系統硬件設計提供了方便，在增強系統配置靈活性和信號解調實時性的同時，提高了EMT硬件系統的集成度，降低了硬件系統成本。
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