MICROSPECT成像系统中模块化的数据采集研究
发展高分辨与高灵敏度的小动物SPECT成像系统是当前核医学分子影像技术研究的热点之一。本论文的研究工作是我们小动物microSPECT成像系统研究项目的一个重要组成部分，其目的是在之前成功研制的模块化前端位置读出电路的基础上，研究模块化数据采集系统。该数据采集系统由一个ADC采集子板与FPGA开发母板构成，主要研究内容包括峰值触发电路、ADC电路板的设计与制作以及与基于FPGA开发板的数据采集程序和相关算法的实现。
峰值触发电路的设计采用了一种新颖的设计方案，把探测器的位置读出信号的峰位检测转换为高精度的过零定时测量。利用一阶全通滤波器，先对触发输入信号进行过零成形，通过检测其过零点的位置来检测峰位，再通过单稳态定时器产生与调节触发脉冲，用作后端数据采集的启动信号。
ADC电路板的设计采用了两片ADI公司生产的高速低功耗AD7864型ADC芯片，与峰值触发电路集成在一个采集子板上，具有两个独立的4通道同步峰值采集功能，系统采集速率能够达到100K SPS以上。母板选用的是较成熟的一款6713-FPGA开发板，带一个DSP芯片，ADC采集的时序由FPGA来控制，DSP上主要完成简单的算法，包括信号的位置和能量计算，数据的输出通过USB接口。
对峰值触发电路，Or-CAD仿真显示：整个触发电路的工作时序和设计的相符合，过零成形的定时精度在40ns以内，脉冲发生器测试也表明触发信号的定时精度在40ns左右。该触发电路稳定可靠，对信号峰位的定时精度高，完全满足峰值触发的要求。
在ISE中仿真显示ADC数据采集状态机工作良好，乒乓RAM工作正常，对ADC的控制时序与需求相吻合；在基于DSP的程序开发中使用了DSP/BIOS嵌入式实时操作系统，在CCS中可以看出，程序很好地实现了位置和能量计算的算法。
初步的测试表明：我们设计的峰值触发电路与ADC采集子板的性能与稳定性，完全能满足我们的MicroSPECT成像系统模块化开发的要求；利用FPGA开发板来开发多通道数据采集，是实现MicroSPECT成像系统模块化数据采集的一种有效途径。
- 作者：
- 金庆
- 学位授予单位：
- 中国科学院上海应用物理研究所
- 专业名称：
- 信号与信息处理
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2009年
- 导师姓名：
- 漆玉金
- 中图分类号：
- R445.2；TP274.2
- 关键词：
- 峰值触发；数据采集；成像系统；核医学分子影像；全通滤波器
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