专利名称：一种基于PXI/PXIe总线的数字化磁共振成像谱仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种磁共振仪器，尤其是一种基于PXI/PXIe总线的数字化磁共振成像谱仪。
背景技术：
磁共振成像(MRI)技术是一种没有电离辐射的，能够获得多方位图像的检测手段， 在医疗、化工等行业得到广泛应用。磁共振谱仪是磁共振成像设备中的信号生成和处理单元。磁共振谱仪的主要功能有发射和接收射频(RF)信号，发送梯度信号，对各信号的时序、 幅度、相位等进行控制，分析处理数据并生成图像。传统磁共振谱仪的RF脉冲和梯度脉冲采用模拟控制，导致谱仪结构复杂、系统昂贵、系统灵活性差等缺点，将逐渐被市场淘汰。面向仪器系统的PCI扩展(PXI)系统是一种被工业界广泛接受的测试测量仪器系统平台。PXI系统由PXI机箱、控制器和外围模块构成。PXI系统采用PXI/PXIe总线，具有专用的同步总线，能够提供优越的同步性能。外围模块可以灵活采用支持PXI的现场可编程逻辑阵列(FPGA)板卡，搭建面向各种应用的测试测量仪器。
发明内容为了克服传统磁共振成像谱仪的结构复杂、系统昂贵、灵活性差等缺点，本实用新型的目的在于提出一种基于PXI/PXIe总线的数字化磁共振成像谱仪。该谱仪基于PXI系统搭建，采用FPGA生成射频信号和梯度信号。系统基于软件实现数字上下变频，实现了载波相位的精确控制，简化了系统结构，减少了模拟干扰，方便了系统修改和升级。本实用新型提出的PXI/PXIe总线的数字化磁共振成像谱仪，由PXI机箱1、控制器 2、射频信号收发模块3和梯度信号发生模块4组成，其结构如图1所示。PXI机箱1内部含有PXI/PXIe总线，控制器2后端连接至PXI机箱1的PXI/PXIe总线；射频信号收发模块3 后端连接PXI/PXIe总线，前端射频输出连接MRI设备的射频放大器输入端，前端射频输入连接MRI设备的射频输出端；梯度信号发射模块4后端连接PXI/PXIe总线，前端的三个梯度信号输出连接至MRI设备的梯度放大器输入端。本实用新型中，模块间的同步采用PXI/PXIe总线的触发线，从而实现了模块间信号精确的时间同步。本实用新型中，射频信号的数字上下变频模块能够指定载波相位并进行重置，从而能够实现载波相位的精确控制。本实用新型中，所述PXI机箱1内部含有PXI/PXIe总线，实现谱仪系统数据的传输、触发信号的传递。本实用新型中，所述控制器2运行谱仪控制模块、实现系统参数的配置、生成射频发射信号及梯度发射信号、分析射频接收信号并生成图像。本实用新型中，所述射频信号收发模块3接收控制器命令、将基带射频信号进行数字信号处理、发射射频信号、接收射频信号、对接收射频信号进行数字信号处理，并将数据上传给控制器。本实用新型中，所述梯度信号发生模块4接收控制器命令、生成三路梯度信号波形并发射三路梯度信号。本实用新型的有益效果是采用模块化仪器构建，系统的搭建和配置灵活；采用 PXI/PXIe总线触发，提升了模块间的同步性能；采用FPGA实现信号的变频、滤波、重采样， 充分发挥软件无线电的优势，方便系统的修改和升级；采用软件数字上下变频技术，保证了发送和接收载波相位的精确控制。
图1是本实用新型谱仪的构成图。图2是本实用新型射频模块FPGA中的信号处理流程图。图中标号1为PXI机箱，2为控制器，3为射频信号收发模块，4为梯度信号发生模块。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本实用新型进一步说明。实施例1 将下列各部件按图1所示方式连接，该领域技术人员均能顺利实施。PXI 机箱1采用PXIe-IOe^机箱，其背板总线为PXIe总线。控制器2采用PXIe_8130控制器。 射频信号收发模块3采用PXIe-7962R+NI-5781的组合，其中PXIe_7962R为FPGA模块，实现信号的生成、滤波和上下变频，NI-5781为PXIe-7962R的适配器模块，实现收发射频信号数字到模拟和模拟到数字的转换。梯度信号发生模块4采用PXI-78MR，实现三个梯度信号的生成和输出。射频信号收发模块3具体数字信号处理流程如图2所示，射频基带波形在 PXIe-7962R的FPGA中经过了有限冲击响应(FIR)滤波器、级联积分梳状(CIC)滤波器、数字上变频(DUC)处理，最后通过NI-5781中数字模拟转换(DAC)后输出。射频接收信号经过NI-5781中模拟数字转换(ADC)后，在PXIe_7962R的FPGA中经过数字下变频(DDC)Jl 联积分梳状(CIC)滤波器、有限冲击响应(FIR)滤波器后，将信号上传至控制器2进行图像处理。
权利要求1. 一种基于PXI/PXIe总线的数字化磁共振成像谱仪，由PXI机箱(1)、控制器(2)、 射频信号收发模块⑶和梯度信号发生模块⑷组成，其特征在于PXI机箱⑴内部含有 PXI/PXIe总线，控制器(2)后端连接至PXI机箱(1)的PXI或PXIe总线；射频信号收发模块(3)后端连接PXI/PXIe总线，前端射频输出连接MRI设备的射频放大器输入端，前端射频输入连接MRI设备的射频输出端；梯度信号发射模块(4)后端连接PXI/PXIe总线，前端的三个梯度信号输出连接至MRI设备的梯度放大器输入端。
专利摘要本实用新型涉及一种基于PXI/PXIe总线的数字化磁共振成像谱仪，由PXI机箱、控制器、射频信号收发模块、梯度信号发生模块构成。由PXI机箱、控制器、射频信号收发模块和梯度信号发生模块组成，PXI机箱内部含有PXI/PXIe总线，控制器后端连接至PXI机箱的PXI或PXIe总线；射频信号收发模块后端连接PXI/PXIe总线，前端射频输出连接MRI设备的射频放大器输入端，前端射频输入连接MRI设备的射频输出端；梯度信号发射模块后端连接PXI/PXIe总线，前端的三个梯度信号输出连接至MRI设备的梯度放大器输入端。本实用新型基于模块化仪器思想设计、通过FPGA技术开发完成，由软件实现数字变频，能够精确控制射频信号载波相位，满足了磁共振成像的需求。该谱仪功能模块清晰，减少了硬件设计复杂度，代表了新型谱仪的发展方向。
文档编号G01R33/20GK202196163SQ20112032660
公开日2012年4月18日 申请日期2011年9月2日 优先权日2011年9月2日
发明者何婷婷, 左中梁, 邵晖, 金玮, 陈柯 申请人:上海聚星仪器有限公司