实验名称：功率放大器在电流注入式磁声成像研究中的应用

　　研究方向：电流注入式磁声成像

　　实验设备：

　　ATA-4014高压功率放大器、ATA-5620前置微小信号放大器、函数发生器、超声传感器、水浸式探头、步进电机等。

　　实验内容：

　　电流注入式磁声成像即是利用磁、声、电相互耦合的原理，通过对组织仿体注入电流检测超声信号，并设计算法进行图像重建，得到组织仿体内部电特性信息。实验中以圆形铜丝环作为实验样本，铜丝线直径为0.55mm，铜丝环外直径为25.25mm，将铜环置于水槽中，传感器与铜丝环平行放置，同时在水槽注水直到淹没铜丝环和传感器。

　　实验系统框图

　　向被测铜丝环施加由函数发生器产生的正弦脉冲激励信号，正弦峰峰值为50V，脉宽为1μs，在垂直于电场方向施加稳恒磁场，磁感应强度为0.4T，传感器采集电流注入式磁声耦合产生的超声信号，为了提高信噪比，对超声传感器每个位置处波形平均512次。实验中，探头旋转半径为68.67mm。

　　实验过程：

　　为在正弦脉冲激励下传感器采集的超声信号时域波形。在信号的起始阶段有一个强的窄脉冲，这是由于脉冲电流通过线圈时产生的脉冲磁场干扰，可在图像重建时将其滤除。第一个峰出现在5806点附近，对应于靠近探头样本界面产生的声信号；第二个峰出现在7526点附近，对应于远离探头的样品界面产生的超声信号。实验中信号采样率为100MHz，相邻两点间的时间间隔为0.01μs，假定超声在水中的传播速度近似看作常数1.5mm/μs

　　信号预处理包括滤除噪声、滤除磁场干扰信号、归一化。图中2000～3500点为超声探头自身产生的电磁干扰信号，应该摒弃；系统本身还有一些白噪声，对无激励时的信号求平均，然后信号减去这一平均值，就可以去掉白噪声。预处理后的结果见下图。

　　传感器采集的一个典型超声信号时域波

　　预处理后的波形

　　结果分析：

　　把提取到的边界中的峰值点的位置转换成对应点的坐标，峰1边界的直径平均值为26.7993mm，峰2边界的直径平均值为25.2920mm，峰3的边界直径平均值为23.6432mm。第1过零点边界的直径平均值为26.0307mm，第2过零点边界的直径平均值为24.4429mm。与实际样本铜丝环比较，其中第2边界的直径平均值与铜丝环内外径的平均值25.25mm很接近。将铜丝环样本照片嵌入铜丝环边界重建图中，得到图中所示结果，可以发现铜丝环基本处于第1过零点边界和第2过零点之间，铜丝环中铜丝的中心线基本与峰2边界重合。所以可以基本确定峰2边界为铜丝环中铜丝中心线的位置，第1过零点边界为铜丝环外边界的上限，第2过零点为铜丝环内边界的下限。

　　电压放大器在该实验中发挥的效能：将函数发生器中的电压信号放大

　　功率放大器ATA-4014参数指标：

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