题目：多层CT用数据采集系统的设计及其测试

多层CT是现代医疗手段的革命性成果之一，它在临床医学中有着广泛的应用。数据采集系统是CT中数据链路和通信链路的底层，它负责接收从探测器输出的电流信号并将其转换为数字信号，并按照规定方式传输给上级单元。数据采集系统提供的原始数据是CT图像重建的根本，它的精确性和可靠性直接影响CT成像的质量。由于CT系统中探测器输出的的光电流很小，动态范围很大，数据采集通道数众多，这些都对多层CT数据采集系统的设计提出了挑战。同时，设计一套测试系统来测试所设计的数据采集系统是准确评价CT系统精度的前提和保证。本文在深入研究多层CT数据采集系统工作原理和设计要求的基础上，提出了基于DSP+FPGA＋多通道A/D芯片的总体方案，完成了多层CT数据采集系统的软硬件设计。针对微弱模拟信号对布线长短及串扰非常敏感、通道数众多的问题，硬件设计中重点讨论了高精度A/D芯片的布局、布线、接地和去耦的设计原则； FPGA设计中则对数据处理和传输采用了串并转换、乒乓操作、流水线控制的方法来灵活处理，解决了系统在有限扫描时间内实时性高、数据量大的问题。DSP软件体系采用了事件驱动的状态机结构，既提高了系统的实时性，又保证了系统运行的稳定性和可靠性。本文同时还设计了基于PXI平台的虚拟仪器测试系统。测试系统的硬件部分包括PXI控制台、高精度电压源、高精度数字万用表以及接口电路板等；软件部分基于LabVIEW 8.20开发，它具有信号触发、数据采集、图形面板显示等功能。该测试系统实现了通过GPIB总线控制直流电压源和数字万用表、通过CAN总线配置被测DAS系统、产生DAS的时序信号和控制信号以及采集和分析处理DAS系统数据的功能。最后，测试系统对所设计DAS系统的漏电流、噪声水平、线性度等关键性能指标进行了测试。测试前首先对测试环境的电磁干扰现象进行了分析并采取措施进行了抑制；然后标定了各通道的前端电阻，消除了由于通道之间电阻差异引入的测量误差；测试的结果表明，所设计的数据采集系统满足多层CT规定的指标要求。