[发明专利]一种基于频分复用的多合一数据采集方法

说明书

本发明公开了一种基于频分复用的多合一数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：将由N路光声信号以及N路载波信号分别输入N个乘法器，N路载波信号具有N个不同的载波频率，N≥4；每个乘法器分别输入一路光声信号以及一路载波信号后，将光声信号调制到相应的载波频率上后输出；N个乘法器输出的N路信号再通过一个加法器合并为一路信号后输入数字采集卡。本发明可以用信号源生成的高频载波信号调制光声信号，在频域上实现将多路信号合成一路以节省DAQ的通道数。最终可以在电脑端解调DAQ采集到的信号并重建图像。

技术领域

本发明涉及一种数据采集方法，属于信号采集、模拟信号调制与解调、信号重建、光声成像等领域。

背景技术

基于光声效应的光声成像是一种非侵入性的生物医学成像技术。其工作原理是一束瞬间脉冲平行光均匀打在成像物体上使成像物体吸收光能受热膨胀从而产生超声信号，也就是PA信号(光声信号)。得到从超声换能器接收到的信号后，可以通过反投影算法等方法重建图像。在成像特点上，一方面，生理组织对超声信号的散射比光散射低2至3个数量级，因此超声信号用于在光声成像中图像的重建，可以在深层组织成像时提供更高的空间分辨率。另一方面，与超声成像相比，光声成像结合了光学高对比度特性，还能提供多种功能信息。

光声成像系统根据系统配置和应用领域大致分为三类：PAT(光声断层扫描)，PAM(光声显微成像)和PAE(光声内窥成像)。桥接了光学和超声的优点，光声成像近年来已经吸引了生物医学领域学者的广泛研究。

在本发明讨论的PAT成像系统中由超声阵列探头检测多个角度的光声信号，每个通道的信号都需要对应接到一个DAQ(数字采集卡)的采口，因此在同时捕获多路光声信号时就对应需要多通道的高速DAQ采集口。通常多通道的高速DAQ非常昂贵。

FDM最早在1971年提出，现在已经广泛应用于通讯领域。FDM技术是一种将多路信号调制到不同频率载波上再进行叠加形成一个复合信号的多路复用技术，多通道的信号在频谱上不混叠，故之后可以通过带通滤波等方法解调出原始信号。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：PAT成像系统中由超声阵列探头检测多个角度的光声信号，每个通道的信号都需要对应接到一个DAQ的采口，通常多通道的高速DAQ非常昂贵。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种基于频分复用的多合一数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

将由N路光声信号以及N路载波信号分别输入N个乘法器，N路载波信号具有N个不同的载波频率，N≥4；每个乘法器分别输入一路光声信号以及一路载波信号后，将光声信号调制到相应的载波频率上后输出；N个乘法器输出的N路信号再通过一个加法器合并为一路信号后输入数字采集卡。

优选地，对数字采集卡采集到的信号进行解调时，依据N路载波信号的N个载波频率分别设计带宽与之相对应的N个带通滤波器，数字采集卡采样得到的信号分别经过N个带通滤波器后得到N个单通道信号，对于每个单通道信号，取得当前单通道信号的包络线，识别信号拐点后再增强信号的变化程度即可解调出可用于成像的当前一路信号，从而解调得到可用于成像的N路信号。

优选地，解调得到N路信号通过反投影算法即可得到图像。

在PAT系统中，为了充分利用DAQ资源和降低系统成本，本发明提出一种通过FDM技术调制信号的多合一电路模块。本发明可以用信号源生成的高频载波信号调制光声信号，在频域上实现将多路信号合成一路以节省DAQ的通道数。最终可以在电脑端解调DAQ采集到的信号并重建图像。

本发明的应用并不局限于PAT系统，对于其他需要多通道信号采集的系统，如超声成像等或作为示波器的辅助设备进行通道拓展，本发明都是适用的。

附图说明

图1为实施例中公开的FDM四合一多通道光声信号调制模块示意图；