检测信号解调模块
由于EMT硬件系统中的检测线圈的信号解调要求同时获得信号幅度和相位的信息,即信号的实部与虚部信息,一般的解调方法难以满足这种要求。传统的EMT系统采用正交解调的方法,不仅软硬件设计比较复杂,而且还大大降低了信号解调的实时性。
而AD5933片内集成的高速1024点DFT单元可以直接对ADC采样后的离散信号做DFT运算,运算后返回每个频点的实部(I)和虚部(R)数据字。通过幅度计算公式(3)和如下的相位计算公式,可得到信号的幅度A和相位值:
(4)
图4为基于AD5933的EMT硬件系统改进设计。
图4 基于AD5933的EMT硬件系统结构
由于AD5933的Vout端输出的正弦信号是幅值较小的电压信号,不能用于驱动激励线圈。本系统采用AD620仪用放大电路将原输出信号的幅值放大。 再经过电压控制电流源电路(VCCS),产生能直接驱动激励线圈的交流正弦电流信号。多路开关用于选择驱动的激励线圈。
在解调时,检测线圈感应的信号是微弱的交流正弦电压信号,不能直接接到AD5933的Vin端。采用AD620仪用放大电路将感应信号的幅值放大,以适合AD5933的Vin端。多路开关用于选择需采样的检测线圈信号。
AD5933与LPC2148 ARM的通讯采用I2C接口。 在基于AD5933的硬件平台上,开发了基于灵敏度的线性反投影图像重建算法,进行了图像重建实验。实验管道的直径为23mm,被测试验铜棒的直径为 8mm,实验方法是将试验铜棒放置于管道内的不同位置,进行了位置图像重建,将算法重建的图像与实际图像进行比较。图5所示的一幅重建图像为试验铜棒放置 于-45度靠近管道边界时的情况。多次试验表明,应用AD5933设计的EMT系统能够初步重建被测物质的分布。其中PC机图像重建软件采用Visual C++6.0开发,ARM嵌入式软件采用ADS集成编译器开发。
图5 实验重建图象
结语 阻抗转换器AD5933将直接数字频率合成器技术、模数转换器和数字信号处理功能结合在一起,为EMT系统硬件设计提供了方便,在增强系统配置灵活性和信号解调实时性的同时,提高了EMT硬件系统的集成度,降低了硬件系统成本。