[实用新型]一种用于磁感应成像的信号激励和数据采集装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电磁传感器技术领域，具体地说，是一种用于磁感应成像的信号激励和数据采集装置。

背景技术

磁感应成像技术依靠测量激励信号与测量信号的相位来完成测量的。由于较高频率的激励信号可以有更高的分辨率。而较高的激励频率给数字处理造成麻烦。

中国专利201510029290.7《一种相频特性检测器及检测相频特性的方法》使用的相位检测的核心是产品AD8032，AD8032的相位测量的分辨率为1度，而用于生物磁感应成像相位测量的分辨率要小于0.02度。

中国专利94192376.2《一种相位检测设备》中的13，是一般相位检测所采用的方法。这种传统方式由于混频器14的存在，造成系统温漂增大，严重影响系统应用于磁感应成像领域。

为了降低数字处理系统的复杂度，用于磁感应成像的相位检测一般采用降频技术，分别将参考信号和测量信号下变频以后比较低频的参考信号和测量信号的相位。这样就需要两个信号源，增加的系统功耗和复杂度。

这些都是制约磁感应成像技术实用化的因素，因此迫切需要一种低复杂度、高温度稳定性、高分辨率的相位检测方法。

实用新型内容

为了解决现有技术中混频导致系统温漂增大，降低系统功耗及简化装置的技术目的，本实用新型提出了一种用于磁感应成像的信号激励和数据采集装置。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型公开了一种用于磁感应成像的信号激励和数据采集装置，装置包括收发线圈Tn(T1-Tn)、收发开关T/R、多路开关MUX、功率放大器PA和低噪声放大器LNA、信号发生器、0/90移相器、分频器、模数转换器A/D、基准电压和控制器MUC，控制器MCU分别与多路开关MUX分别与收发线圈Tn(T1-Tn)、收发开关T/R、多路开关MUX、功率放大器PA和低噪声放大器LNA、信号发生器、0/90移相器、分频器、模数转换器A/D、基准电压控制相连，所述的功率放大器PA连接信号发生器的输出端。

作为进一步地改进，本实用新型所述的多路开关MUX包括多路开关MUX1、多路开关MUX2、多路开关MUX3、多路开关MUX4，所述的收发线圈Tn包括n个收发线圈，所述的n是8或者是16。

作为进一步地改进，本实用新型所述的信号发生器是单一激励信号的信号发生器。

作为进一步地改进，本实用新型所述的Tn通过MUX1与功率放大器PA连接时，是激励线圈。

作为进一步地改进，本实用新型所述的Tn通过MUX2与低噪声放大器LNA连接时，是检测线圈。

作为进一步地改进，本实用新型所述的同一个Tn是激励线圈或检测线圈，所述的Tn与MUX1之间，Tn与MUX2之间，连接有收发开关T/R。

作为进一步地改进，本实用新型所述的收发线圈Tn的另一端通过MUX3连接激励源地或通过MUX4连接检测地。

作为进一步地改进，本实用新型所述的A/D时钟输入端接入了分频器，所述的分频器可以在MCU的控制之下，实现对激励信号的整数分频，以降低AD变换器的成本和电路的复杂性。

作为进一步地改进，本实用新型所述的信号发生器输出和A/D转换之间接入了0/90移相器。

作为进一步地改进，本实用新型所述的基准电压与模数转换器A/D相连，所述的低噪声放大器LNA的输出端与模数转换器A/D相连。

本实用新型的有益技术效果如下：

1)、本实用新型使用单一激励信号，将激励信号作为模数转换的采样时钟，利用模数转换器直接完成零中频混频功能。

2)、本实用新型采用单路时分正交模数采样方法，完成激励信号和检测信号的相位检测。单路时分正交采样时，由控制器控制整形后的激励信号是否移相90度。

3)、本专利的一个关键技术点，就是将接受到的检测信号直接进入模拟数字转换器做数字转换。这将大大简化模拟信号处理的过程，减低温度漂移和噪声的影响。以往的技术为了降低采集的数据率，采用模拟变频的方法，模拟变频技术使用的混频器和滤波器都回增加温度漂移和系统复杂性。

4)、本专利通过简单的数字方法降低模数转换数据率，就是同步降频采样。就是采用信号频率的整倍数分频/N实现。调整N的数值，还可以实现降低AD转换的时钟频率，采样的数据越多，经过平均运算可以滤除噪声。

5)、本专利通过使用外部基准电压，可以进一步提高测量精度和温度稳定性。使用一个受MCU控制的高精度的基准电压源，作为A/D的基准电压。