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电学层析成像技术具有非侵入、无辐射和在线实时显示等优点,在生物医学诊断,工业过程监测等领域都取得了广泛应用。电容层析成像与电阻层析成像技术是两种最成熟的电学层析成像技术,二者无论在数学模型、正问题及逆问题求解,还是数据采集方面都非常相似。为了提高图像重建质量,许多科研人员都尝试着将这两种测量技术融合。在欧洲,以LEEDS和UMIST大学为首的众多高校及科研院所在双模态融合领域进行了探索性的研究。但由于这两种测量方式中传感器一般不在同一截面上,难以反映被测场域内同一个截面介质的分布情况,故双模态产生的融合程度有限。然而不同激励模式下的融合不仅可以避免这一问题,而且同样能够提高获得的数据量,从而提升重建图像的质量。因此本文从电学层析成像技术的基本物理模型出发,研究了八种激励模式的测量机理、成像优缺点然后完成了其数字化硬件系统的设计,主要工作和结果如下:1、从电阻抗成像的基本原理及问题难点出发,研究了电学层析成像在不同激励模式下融合的原理、重要意义及关键难点;利用Comsol软件建立了不同激励模式的仿真,得到硬件系统所需的电气特征参数及图像重建算法中所需的灵敏度系数矩阵。2、设计并制作了一套基于Xilinx Spartan-6型FPGA芯片及TI 28335型DSP芯片的数字化数据采集系统。该系统由FPGA构建片内DDS模块,与外部D/A转换芯片配合产生激励信号;由DSP进行多路选通、调节PGA增益并与PC机通信,由FPGA逻辑电路配合A/D芯片进行数据采集并搭建数字化相敏检波器。该套数字化系统具有构造简单、扩展方便、测量精度高和响应速度快等特点。3、分析了数据采集解调过程中引起误差和制约系统速度的关键问题;重新优化设计了基于FPGA芯片的数字化相敏检波方法,减小了误差,提高了系统解调精度;将优化的持零开关策略应用到系统中提高了数据采集解调速度。