ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)字濾波功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、電容層析成像技術(shù)又稱ECT（Electrical Capacitance Tomography），是基于被測(cè)物不同的介電常數(shù)引起混合物電容值變化的過程層析成像技術(shù)。因其具有快速、可視、安全、廉價(jià)、非侵入性等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于氣液兩相流空隙率測(cè)量、兩相流分相含量檢測(cè)及流型識(shí)別、圖像重建算法等諸多領(lǐng)域中。
　　電容層析成像整個(gè)系統(tǒng)包括測(cè)量電極、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及成像計(jì)算機(jī)。其中，在數(shù)據(jù)采集過程中，因外界和信道會(huì)產(chǎn)生許多噪聲干擾，這時(shí)我們就

2、需要運(yùn)用數(shù)字濾波技術(shù)削弱干擾信號(hào)，留下有效信號(hào)以在成像計(jì)算機(jī)中進(jìn)行成像。
　　本文針對(duì)ECT系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集過程中的高頻噪聲干擾問題，通過對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理的研究，基于數(shù)字濾波技術(shù)和FPGA(Field Programmable Gate Arry)原理，設(shè)計(jì)了一個(gè)FPGA技術(shù)與改進(jìn)的分布式算法相結(jié)合的FIR低通數(shù)字濾波器。主要工作內(nèi)容如下:
　　1.深入研究了ECT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點(diǎn)、工作原理，結(jié)合課

3、題研究的背景和意義，分析當(dāng)前的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)，指出數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在ECT技術(shù)中的重要意義。
　　2.完成了信號(hào)發(fā)生器、電容檢測(cè)及放大電路、相敏解調(diào)電路、增益可控差動(dòng)電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、D/A轉(zhuǎn)換電路等相干電容層析成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
　　3.分析了數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)以及原理，以常用的FIR(Finite ImpulseResponse)數(shù)字濾波器為基礎(chǔ)，對(duì)其在結(jié)構(gòu)上的不同進(jìn)行了分類研究，并對(duì)其常用的窗函數(shù)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行

4、了比較分析，為后文提供理論依據(jù)。
　　4.深入研究了傳統(tǒng)分布式算法的原理及特點(diǎn)，并對(duì)幾種常用的分布式算法的處理速率、資源占用率等進(jìn)行了詳細(xì)的分析，最后提出了基于傳統(tǒng)分布式算法的優(yōu)化改良結(jié)構(gòu)。
　　5.設(shè)定一采樣頻率fs為1.5MHz、通帶截止頻率為20MHz的FIR數(shù)字濾波器實(shí)例，選擇窗函數(shù)設(shè)計(jì)方法，利用Matlab中提供的FDATool工具箱對(duì)濾波器系數(shù)進(jìn)行提取與量化，最后利用Quarters對(duì)實(shí)例進(jìn)行仿真驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)表明所