电磁测量与层析成像中的数字解调方法研究

摘要

电磁层析成像技术(EMT)是一种新型的电学层析成像技术。它通过测量发射和接受线圈的互感变化而实现物场区域的电导率和磁导率分布成像。相敏解调是从测量电压信号中提取幅值和相位信息的过程，是电磁层析成像技术的关键环节之一，而数字正交序列解调是一种高效的相敏解调方法。
　　 本文利用数字正交序列解调方法，研究基于半周期采样、多频复合激励信号的电磁感应测量系统，主要工作和结果如下：
　　 1)首次提出了半周期采样解调原理与方法，并将其应用于电磁层析成像技术中。对电磁感应测量系统中基于半周期采样解调进行了深入研究，首先从理论上分析了正交序列解调，并从频域上解释了基于半周期采样解调的可行性；通过MATLAB仿真验证了理论推导的结论；最后采用电磁层析成像硬件实验平台，通过对半周期与整周期采样解调的对比，进一步验证了半周期采样的实际应用价值；并且研究了基于不同算法的半周期采样解调成像结果。
　　 2)研究了多频复合信号解调原理并对实验数据进行了分析，从理论上验证了多频复合信号也可应用于数字EMT系统。设计了一种新型的8线圈EMT传感器实验平台，采用基于多功能数据采集卡的EMT模拟系统，进行多频复合信号解调实验，并分析其结果。测量实验包含两部分：第一部分为多频信号激励8线圈系统，测量不同位置线圈感应信号幅值的变化曲线；第二部分只用到相邻两个线圈，对于是否满足数字正交序列解调准则，利用数据采集卡上位机程序生成两类多频调制信号，分别分析不同数量调制频率的幅值相对误差，通过MATLAB仿真研究无噪声的多频复合信号。