适用于家庭健康检测的生物电阻抗测量系统

针对家庭健康检测的需求,研制了一种低成本的生物电阻抗测量系统。采用由一对激励电极及一对敏感电极组成的四电极结构,利用单片机结合低通滤波器产生50kHz的正弦波恒流信号,施加在与人体皮肤接触的激励电极对上,通过测量敏感电极对的电压,实现人体生物阻抗的检测,有效克服了接触电阻抗以及空间电磁波的干扰。利用该系统对人体腿对腿间的生物电阻抗进行了实际测量,并将测量结果与TanitaBF-639的测量结果进行了对比分析。结果表明,这种测量系统在测量结果的线性、重现性、稳定性及准确性等方面的性能可满足人体成分测量的要求,为人体肥胖程度的家庭检测提供了一种有效的工具。     

适用于家庭健康检测的生物电阻抗测量系统

针对家庭健康检测的需求,研制一种低成本的生物电阻抗测量系统。采用由一对激励电极及一对敏感电极组成的四电极结构,利用单片机结合低通滤波器产生50 kH z的正弦波恒流信号,施加在与人体皮肤接触的激励电极对上,通过测量敏感电极对的电压,实现人体生物阻抗的检测,有效克服了接触电阻抗以及空间电磁波的干扰。利用该系统对人体腿对腿间的生物电阻抗进行了实际测量,并将测量结果与T an ita BF-639的测量结果进行了对比分析。结果表明,这种测量系统在测量结果的线性、重现性、稳定性及准确性等方面的性能可满足人体成分测量的要求。这为人体肥胖程度的家庭检测提供了一种有效的工具。     

基于虚拟仪器的混频生物阻抗测量系统

为获得同一时刻、不同频率下的生物阻抗信息,设计了基于虚拟仪器的混频生物阻抗测量系统.该系统硬件平台由自主开发的信号源模块和信号调理模块以及NI公司的PCI-6111板卡组成.对混频激励下阻抗信息的提取方法进行了研究,提出了基于虚参考点的数据采集方法,利用LabVIEW实现数据的采集、分析处理、显示和存储等,大大提高了开发效率.通过与Agilent4294A阻抗分析仪进行比对,证明该系统具有较高的测量精度和准确性.     

基于小波变换肺部气血阻抗分离及能量分析

肺部血管搏动信号与呼吸信号对于肺部疾病或心血管疾病的鉴定有重要意义,为了提取这2种信号,根据人体生物阻抗测量特点,设计了阻抗测量平台,可实现20,kHz和200,kHz的混频激励.针对测得的气血阻抗信号,利用小波变换实现了气血阻抗信息分离,结合能量分析法,气血变化规律可表征人体不同体位和呼吸状态,为肺部疾病的精确诊断奠定基础.     

电阻抗测量在脑水肿检测中的应用

生物电阻抗是反映生物组织、器官、细胞或整个生物机体电学性质的物理量,生物电阻抗分析法应用于人体组成成分检测是近年来才发展起来的一种新方法.该技术是利用生物组织与器官的电特性及其变化提取与人体生理、病理状况相关的生物医学信息的一种无损伤检测技术.具有无创、廉价、安全、无毒无害、操作简单和功能信息丰富等特点,医生和病人易于接受.目前无创性脑电阻抗双道检测系统和脑电阻抗地形图系统已经进入了临床实验阶段,非接触磁感应断层成像作为一种新的、更为有效的测量方式被广为关注.     

生物电阻抗复合检测及成像系统设计

根据临床应用中对疾病快速检测及定位的需求,提出了磁感应结合电阻抗的复合检测方式,利用磁感应方式无须直接接触,测量效率高.而采用加密和交叉测量的电阻抗测量方式,检测深度大,定位准确.实现了便携的一体化硬件设计,稳定的双恒流源激励,可加密的复合检测方式,交叉平面数据获取,三维图像重构成像等,通过复合电阻抗成像物理模型分析两种方式相结合后场域内电导率、分辨率、相对位置误差等,结合灵敏度关系分析该方式的特点,形成了包括精准前端采集、高效图像处理、适用范围广的软硬件系统,能够获得微弱的生理信号采集,满足床旁实时动态监测,快速医疗诊断,以及社区医疗初步筛查等需求.     

电阻抗CT技术在人体上肢图象重建中的应用

人体实验是电阻抗ＣＴ技术应用于临床的重要研究课题之一。在研制了适用于人体上肢的环状无源３２－电极系统的基础之上,对不同受试者的上臂和前臂作了多组测试工作。文中给出了电阻抗ＣＴ逆问题计算的数学模型和人体实验的结果。结果表明：经过图象重建和处理后,基本符合人体上肢的解剖学特征,可以清晰地分辨出骨骼与肌肉组织。     

高强度聚焦超声治疗中基于电阻抗相对变化的组织温度监测技术

高强度聚焦超声(HIFU)通过聚焦超声的声热效应对肿瘤组织进行局部快速的热疗,是一种非侵入性的无创肿瘤治疗新技术,而其治疗过程中温度监测是HIFU治疗中剂量精准控制的关键.本文基于HIFU的声传播基本原理,建立了HIFU治疗和组织电阻抗测量的模型,数值模拟了治疗过程中焦域的声场、温度场和电导率分布,并通过电势和电流密度分布的变化,计算了模型的电阻抗的整体变化,结果表明在一个规定的HIFU声功率作用下,组织模型的电阻抗相对变化和治疗时间呈线性关系,其电阻抗相对变化率和HIFU声功率也呈线性关系.按照仿真条件,建立了HIFU治疗和电阻抗实时测量的联合实验系统,在不同声功率和治疗时间条件下,对组织模型的电阻抗相对变化进行了测量,实验结果和理论仿真结果基本一致.研究结果证明用电阻抗相对变化进行HIFU治疗中焦域温度监控的可行性,为其疗效检测和剂量控制提供了新方法.     

压电阻抗法检测管道腐蚀损伤的实验研究

对油气管道的损伤进行实时监测,是建立管道健康监测系统的基本前提.本文基于压电阻抗技术进行油气管道腐蚀损伤识别实验,实测不同损伤类型的管道损伤前后及不同损伤状态下的PZT阻抗谱,探讨了管道损伤与PZT阻抗信息变化的关系.同时对实验数据进行分析,获取了与损伤类型相对应的统计特征指标变化规律,能够判断管道损伤位置和程度.     

采用等效结构参数的混凝土试块弹性模量监测

基于压电阻抗技术,对混凝土试块弹性模量在固化过程中的发展进行监测实验研究.用阻抗分析仪测得粘贴在不同配合比的混凝土试块的压电陶瓷片在不同龄期下的电导纳信号,对28d龄期内不同配合比的混凝土试块进行弹性模量测试.采用共振频率和等效结构参数来评价混凝土固化过程中的变化.通过回归分析建立等效结构参数与混凝土试块弹性模量之间的关系,监测混凝土弹性模量发展.结果表明:压电阻抗技术可用来监测混凝土弹性模量在固化过程中的变化.     

多电极血液流速仪励磁系统优化研究

为了实现对人体血液流量测量及流速分布的监测,基于多电极电磁测量设计了血液流速仪,通过测量皮肤表面的感应电动势,实现对动、静脉血液流速的测量。首先,模仿人体肢体结构,包括皮肤、脂肪、骨骼、肌肉、动脉和静脉的尺寸和相对位置,建立COMSOL仿真模型。然后,以赫姆霍兹线圈、C型铁芯线圈为基础,仿真研究了多种励磁结构和励磁方式在肢体测量截面处激励的电磁感应强度分布,提出了励磁线圈的优化设计方案,最后,对不同结构、不同激励方式的励磁系统进行了优化对比。结果表明,两对正交布置并且采用同向激励电流的赫姆霍兹线圈磁场呈中心对称,磁场强度和均匀性均优于其他励磁系统,能够有效增强感应电动势数值,更适用于非轴对称流的多电极电磁测量。研究结果验证了励磁系统优化方案的可行性,以及其均匀性对于提高速度重构精度的积极作用。     

基于电阻抗单元的含裂纹智能梁的动态特性

分析了受一对分布式双压电片激励产生弯曲的含裂纹智能梁的动态特性.智能梁被划分为有限个电阻抗单元,在这些单元中包括双压电晶片梁阻抗单元和弹性梁阻抗单元,分别用一个5×5和4×4的阻抗矩阵表示.基于阻抗单元间和裂纹处的连续条件以及智能梁的边界条件,求解线性阻抗方程,建立起裂纹参数及其他系统参数和压电片输入导纳间的关系,并方便地得到含裂纹智能梁受压电片激励的动态特性.通过数值算例,分别对含单边和双边对称裂纹的智能梁的动态特性进行了讨论,并与已知实验比较,比较的结果说明了分析方法是有效的.     

一种高选择性新型三频滤波器设计

设计了一款新型三频带通滤波器.该谐振器由一个均匀的二分之一波长的传输线加载一个开路的不同阻抗的枝节和一个短路的不同阻抗的枝节组成.该滤波器通过电耦合方式和输入输出0度馈电方式,实现了中心频率分别为2.51,4.90和7.50 GHz,同时产生了4个传输零点,实现了滤波器的高选择性.通过制作滤波器和测量,验证了其与模拟仿真效果一致.本文所设计的滤波器符合实际通信系统的需求,可以用于多频段通信系统的射频前端.     

ERT/ECT技术电学特性与激励频率研究

电学层析成像技术包括ERT、ECT和EMT,但其对应系统的适用被测对象不同。为使电学层析成像技术更好地适用于多相流测量问题,采用数值仿真的方法,研究了多相流介质的电导率和介电常数对电学敏感场分布的影响,并且比较了不同电学特性参数介质场的频率特性。结果表明,电学层析成像系统的类型和激励频率可根据被测对象的电学特性参数决定。电导率较大(10~(-3)S/m)时采用电阻抗实部成像,选用ERT系统;电导率极低(10~(-5)S/m)且介质间介电常数相差较大时采用电阻抗虚部成像,选用ECT系统;且系统激励频率可选范围随电导率的增加而增大。最后将仿真结果与4种不同电导率被测场的实际测量数据进行对比验证,验证了仿真结果的正确性。     

基于Walsh函数的电阻抗层析成像激励模式

为提高电阻抗成像数据采集系统的信噪比并且简化硬件电路设计,提出了一种基于Walsh函数的最优电流激励模式。利用Walsh电流对敏感场域进行激励,测量其电压响应,借助统计线性回归求解阻抗矩阵并将最优激励模式下的电压响应表示为Walsh电压响应的线性组合。结合正则化Gauss-Newton法重建阻抗图像。仿真结果表明,Walsh函数最优电流激励模式可以改善硬件系统的抗噪声能力,并且保证整个敏感场域内电流密度分布的均匀性。结合最优电流激励模式进行图像重建,提高了重建算法的收敛速度及重建图像的质量。     

不等功率分配阻抗变换器的设计与分析

阻抗变换器是电视发射天线馈线系统的重要部分,本文通过对一个上半部分与下半部分天线之激励功率比为73的不等功率分配阻抗变换器进行设计,并进行仿真和结果分析,从而证明理论上的正确性.     

融合边界条件的电阻抗图像重建仿真研究

结合成像目标的边界结构信息,提出一种新的改善电阻抗图像重建质量的方法.在生物医学电阻抗断层成像中,将传统采用圆形场域的重建模型改进为与人体胸腔边界近似的八边形场域,建立正问题数学模型,求解得到灵敏度系数矩阵,经等位线滤波反投影算法获得感兴趣区域的仿真分布图像.针对成像目标在场域中的不同分布情况,采用面积占空比对两种重建模型下的成像效果进行评价.图像及数据分析结果表明,改进方法重建图像伪影明显减少,面积占空比也更接近真实分布,提高了图像空间分辨率,达到了改善电阻抗重建图像质量的目的.     

电激励下基于挠曲电效应的外毛细胞力电耦合分析

耳蜗内的外毛细胞在电激励下的力电耦合运动是耳蜗放大主动机制的重要基础.以耳蜗外毛细胞为研究对象,基于外毛细胞侧壁的特殊膜结构,推导膜曲率变化、轴向伸缩与跨膜电位差之间的相互关系,建立外毛细胞挠曲电-压电线性等效模型,进而获得整体的等效压电系数.建立外加电激励下细胞轴向振动的动力学控制方程和动态电学方程,并结合相应的力学和电学边界条件进行分析,从频域上讨论细胞材料参数和流体阻力对外毛细胞电动性机制的影响.计算结果表明:在高频区域随着激励频率的增加,流体阻力限制机械功的输出;机械功输出大小和峰值所对应的激励频率与细胞长度、外膜挠曲电系数和细胞基部电阻抗有关,当细胞越长、挠曲电系数或细胞基部电阻抗越大时,机械功输出越大,其对应峰值的激励频率越小.     

肢体细胞内外液分布阻抗测量仪的研究

在Cole-Cole提出的阻抗轨迹图和RC三元件网络的基础上,设计制作了测量人体肢体细胞内外液分布阻抗测量仪。整个系统在微机控制下实现了全自动测量和系统校正,提高了测量精度。采用多次测量平均技术,提高了抗干扰能力和信噪比。用光耦合实现电气隔离,隔离部分用隔离式DC/DC供电,激励电流选为100μA,保证了被测者的安全。     

电能量损失监测系统研制方法的研究

反非法用电和防止非法用电是目前电力系统亟待解决的一个课题.面对新问题、新情况不断涌现,电能量损失监测系统的设计研发非常重要.针对电能量损失监测系统研制思路的步骤、方法进行了介绍,列举了电能量损失的原因,并且对电路故障分析造成电能量损失的现象作了说明,最后按照该步骤实例分析以前设计该系统的改进.