MRI梯度功率放大器软件系统设计与分析

摘要

核磁共振成像(MRI，Magnetic Resonance Imaging)是利用核磁共振原理，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波可以绘制成物体内部的结构图像。相对于其他医学技术，比如X射线，CT技术而言，核磁共振成有着很大的优点。它是目前少有的对人体没有任何伤害的安全、快速、准确的临床诊断方法。
　　梯度放大器是MRI设备的核心部件，它是生成线圈梯度磁场的重要部分。其性能的高低都直接影响着成像质量的好坏。但是目前MRI梯度放大器只有国外少数几家公司可以提供，国内还没有自主研发的能力。因此，进行MRI梯度放大器的自主研发，对我国MRI医疗器械的研究和发展有重要的意义。
　　本文根据MRI梯度功率放大器的要求确定了系统的整体方案。通过对硬件系统的设计和介绍，着重进行了MRI梯度功率放大器的软件系统设计，并对其进行了测试和分析。本文的具体工作如下：
　　1、介绍了MRI梯度功率放大器在整个MRI成像系统中的作用和MRI梯度功率放大器数字控制器工作原理。分析了数字控制相比于模拟控制在MRI梯度功率放大器系统中的优势。
　　2、提出 MRI梯度功率放大器的整体设计方案。硬件方面，主要进行了基于TMS320F28335型号DSP芯片的控制板和功率放大电路的方案设计；软件方面，对MRI梯度功率放大器软件系统进行功能需求的分析。在软件功能需求分析的基础上，对软件系统的各个功能模块进行可行性分析，并确定了各个功能模块的设计方案。
　　3、根据设计方案，对软件系统各个功能模块进行软件设计。在设计过程中，本文着重对串口通信模块的MODBUS协议和控制模块的PID算法进行了详细的阐述和设计。
　　4、对MRI梯度功率放大器软件系统进行测试分析。制定了软件系统的测试方案，并进行了各个模块的功能测试和控制模块的性能测试。对控制算法的研究过程中出现的问题，本文也提出了相应的解决方法。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 MRI梯度功率放大器研究现状

1.3 课题研究的意义

1.4 本课题的工作

第二章 MRI梯度功率放大器

2.1 梯度功率放大器介绍

2.2 数字梯度放大控制器的工作原理

2.3 本章小结

第三章 MRI梯度功率放大器整体方案设计

3.1 MRI梯度放大器硬件系统方案设计

3.2 MRI梯度功率放大器控制软件功能需求分析

3.3 本章小结

第四章 MRI梯度功率放大器软件系统分析

4.1 MRI梯度功率放大器软件系统整体方案

4.2 MRI梯度功率放大器软件系统功能分析

4.3 本章小结

第五章 MRI梯度功率放大器功能模块的软件设计

5.1 MRI梯度功率放大器的串口通信模块的软件设计

5.2 MRI梯度功率放大器控制模块软件设计

5.3 LCD显示模块软件设计

5.4 按键控制模块软件设计

5.5 A/D转换模块软件实现

5.6 本章小结

第六章 MRI梯度功率放大器软件系统测试与分析

6.1 硬件测试平台

6.2 MRI梯度功率放大器软件模块的功能测试

6.3 MRI梯度放大器控制模块性能测试

6.4 本章小结

第七章 结论和展望

一、本文的工作

二、工作展望

参考文献

致谢