基于FPGA一DSP的数字化ERT系统设计

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作为一种基于电磁场理论的新型测量技术,电学层析成像(ElectricalTomography,ET)技术具有非侵入、安全性好、结构简单、响应速度快以及实时可视化等特点,在工业过程检测和医学临床监控领域具有广阔的应用前景。   电阻层析成像(Electrical Resistance Tomography,ERT)技术是电学层析成像技术的一种。其物理基础是:依据不同的介质具有不同的电导率,判断出被测敏感场内物质的电导率分布状况,便可推出测量区域内的介质分布情况。因此,其适于测量以导电介质为连续相的对象。   ERT系统广泛采用模拟滤波解调方法,由于受模拟器件自身的约束,这种方法限制了系统的精度和速度,而且模拟器件不便于系统性能的提升和功能的扩展。为了进一步提高系统的精度和速度,本文设计了一套数字化ERT系统,主要工作如下:   1.通过比较FPGA和DSP两种控制器各自性能特点和适用范围,确定本套ERT系统的数字化设计方案:DSP作为主控制器,主要实现系统的数据读取、图像重建和与上位机通讯等功能;FPGA作为协控制器,主要实现系统的逻辑控制、激励信号生成、数据采集和相敏解调等功能。   2.利用FPGA内部的DDS模块,配合一个高速D/A转换器和一个基于AD844的VCCS电路,构成一个幅值、相位和频率均可调的激励电流源。   3.为了克服传统模拟相敏解调存在的缺点,利用FPGA和DSP实现了两种数字相敏解调。   4.对本系统进行了一系列性能测试,测试表明系统具有良好的通道一致性和较高的测量精度。
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