基于MIT软件鉴相系统设计和相位检测实验

张 华 ，荆西京，路国华，王 华 ，李文哲

(第四军医大学生物医学工程学院，陕西西安 710032)

脑磁感应断层成像(Magnetic Induction Tomography，MIT)通过非接触方式获取生物组织的电导率分布，对颅内病变进行实时监测和诊断。MIT技术依据涡流检测原理，检测信号与原始激励信号之间的相位差和被测组织电导率成线性关系，所以在MIT技术中建立高精度的相位差检测单元是提高系统性能的重要环节[1-2]。检测相位差的方法有硬件鉴相、软件鉴相。硬件鉴相要求时钟分辨率始终是信号频率的某个倍数，如3 600倍，即可保证全频段范围内0.10°分辨率，但是MIT检测信号的频率高达MHz，硬件检测的方案很难实现[3]，且硬件电路存在温漂、噪声等干扰。而软件鉴相可以克服硬件电路的温漂等影响，在实践性和可扩展性等方面存在明显优势，广泛应用于相位差检测中。目前，主要的鉴相算法有过零法、相关法、FFT算法。过零法，当信号含有干扰时，信号的过零点不易准确测量，误差较大[4];相关法，测量相位差适用于低频信号，特别是对超低频信号的测量具有其他测量方法不可比拟的优点[5];由于实验信号频率高达MHz且容易引入高频电磁干扰所以选用FFT算法实现相位差检测。

文中介绍FFT算法的MIT软件鉴相系统设计，基于该系统在模拟脑出血实验中进行相位差检测。实验结果表明，随着出血量的增加，系统检测出参考信号和检测信号相位差增大，且当激励功率一定时，随着激励信号的频率增加相位差增大。MIT软件鉴相系统为后续MIT成像及临床实验打下基础。……