高强度聚焦超声设备的功率检测及其水处理系统设计

发布时间：2017-04-21 12:17

  本文关键词：高强度聚焦超声设备的功率检测及其水处理系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)是一种发展迅速的无创超声治疗技术,它利用超声波较强的穿透性及良好的聚焦性等优势,通过将体外低能量的超声聚焦于体内靶组织,利用热效应精准对靶组织进行治疗,且不损伤周围组织,因此在肿瘤治疗及温敏药物释放等领域有着广泛的应用。本论文基于中国科学院国家自然科学基金“磁共振在体三维温度成像系统”项目,本文根据现有HIFU系统的缺陷和不足,设计了功率检测及水处理子系统,并设计了基于ARM的信息交互系统,通过扩展各类接口实现主控系统与各子系统的通信,以解决现有系统无实时超声输入电功率测量、水处理系统体积庞大、超声用水流量难以准确控制,系统集成化程度低等方面的问题。其中,功率检测系统的设计基于PIC单片机,采用吸收式功率探头,高精度模数转换芯片,并扩展了CAN通信接口,实现了对超声输入功率的实时监测;水处理系统的设计基于PIC,主控电路包括PIC18f46k22单片机及外围电路,用于实现对对入水和出水流量的精确控制;基于ARM的信息交互系统设计中控制器采用TI公司的ARM3359,通过移植Linux操作系统、采用多线程及Linux特有的信号传递机制、编写上层应用程序,最终实现了数据的实时交互,且响应速度快,可靠性高。最后在上位机Windows环境下编写基于MFC集控系统软件操控界面,对上述方案进行测试,测试结果表明,本文设计的功率检测及水处理系统可以较好的实现预期功能,证明该方案可行。
【关键词】：PIC 嵌入式ARM 功率检测 水处理 信息交互
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R445.1;TB559
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 课题的研究背景8-9
• 1.2 课题的研究现状9-10
• 1.3 课题的来源及研究意义10-11
• 1.4 论文主要内容11-13
• 2 基于PIC的功率检测系统设计13-28
• 2.1 E类功率放大器设计原则13-14
• 2.2 功率检测系统硬件设计14-21
• 2.2.1 单片机选型14-15
• 2.2.2 AD8362原理及性能15-16
• 2.2.3 AD7091原理及性能16-18
• 2.2.4 RS232-CAN接口转换电路18-21
• 2.3 功率检测系统软件设计21-26
• 2.3.1 RS232-CAN程序设计21-22
• 2.3.2 基于PIC功率检测程序设计22-23
• 2.3.3 基于MFC功率检测界面设计23-26
• 2.4 小结26-28
• 3 基于PIC的水处理系统设计28-38
• 3.1 水处理系统分析28
• 3.2 水处理系统水路设计28-29
• 3.3 水处理系统硬件设计29-34
• 3.3.1 电源转换电路30-31
• 3.3.2 电磁阀驱动电路31-32
• 3.3.3 固态继电器驱动电路32
• 3.3.4 时钟计时电路32-34
• 3.4 水处理系统软件设计34-37
• 3.4.1 基于PIC水处理程序设计34-36
• 3.4.2 基于MFC水处理界面设计36-37
• 3.5 小结37-38
• 4 基于ARM的信息交互系统设计38-54
• 4.1 ARM处理器选型38-40
• 4.1.1 ARM处理器概述38-39
• 4.1.2 ARM处理器选择39-40
• 4.2 嵌入式操作系统40-42
• 4.2.1 嵌入式系统应用分析40
• 4.2.2 嵌入式系统选择40-42
• 4.3 基于ARM的信息交互系统设计42-52
• 4.3.1 信息交互系统硬件结构43-44
• 4.3.2 信息交互系统软件设计44-47
• 4.3.3 RS232通信程序设计47-48
• 4.3.4 网络通信程序设计48-51
• 4.3.5 CAN通信程序设计51-52
• 4.4 系统测试52-53
• 4.5 小结53-54
• 5 总结与展望54-56
• 附录I：PIC功率检测主程序56-58
• 附录II：PIC水处理主程序58-62
• 附录III：ARM信息交互系统通信数据块62-63
• 附录IV：ARM信息交互系统主控制程序63-66
• 参考文献66-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文及取得研究成果70-71
• 致谢71-72

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本文编号：320346