基于磁场方式的内窥镜体内三维定位方法研究

介绍使用磁场方式来测定内窥镜探头在人体内三维位置及姿态角的一种方法 .根据 3个互相正交的圆环线圈在其周围空间产生的三维磁场以及附着于内窥镜探头上的 3个相互正交的磁场传感器在该磁场空间任意点以任意姿态感应磁场时所获得的信号 ,建立以空间位置 (x、y、z) ,姿态角 (a、b、c)为未知数的六元非线性方程组 .求解该非线性方程组 ,就可以由磁场传感器所获得的测量数据计算出对应的一组位置和姿态 (x ,y ,z ,a ,b ,c) 信息 ,从而实现内窥镜探头的三维定位和跟踪 .     

三维空间磁场结构数学模型及磁场方式三维定位装置

推导单圆环线圈三维空间磁场数学表达式并建立了磁场方式三维定位系统数学模型 ,在此基础上研制磁场方式三维定位装置 ,实现三维磁传感器探头六自由度实时定位及一维磁传感器探头五自由度实时定位 .该装置提供了一种利用对人体无害的磁场来测定内窥镜探头等医疗器械在人体内的三维位置及姿态的新方法 .     

关于一个不定方程组正整数解的上界

运用Baker方法得到不定方程组13x2-11y2=2,48x2-13z2=35正整数解的上界,即记S={(x,y,z)|x,y,z∈Z,并且满足方程组13x2-11y2=2,48x2-13z2=35},T={y|(x,y,z)∈S}若能求得T的上界,只要将解内的y值代入方程组,就可求得方程组的全部正整数解。可以得到上界方程组13x2-11y2=2,48x2-13z2=35的上界为(x,y,z)=(0.92×2418393,2418393,1.92×2418393)。     

钨极惰性气体保护焊焊枪运动姿态的传感与验证

针对实时准确传感反映焊工焊接经验及技能的焊枪运动姿态问题,设计组建了基于有线惯性测量单元的姿态传感实验系统,以实时获得焊枪姿态的原始数据,并进行了惯性测量单元输出精度的静、动态标定实验.为获得焊枪钨极尖端的空间运动姿态数据,建立了惯性测量单元-万向节-熔池三者间的坐标转换数学模型,并通过实验对其准确性和合理性进行验证.结果表明:惯性测量单元的输出精度为0.01°,其相对自身x、y坐标轴的夹角α和β的测量误差均小于1.2°,与z轴的夹角γ的最大测量误差为1.05°,满足焊枪姿态角的测量要求;所建立的焊枪姿态角转换数学模型合理,能够获得可接受误差范围内的有效焊枪钨极尖端空间姿态角.     

四维球面调和函数的旋转

§1 引言三维欧氏空间中,旋转可用Euler角(α,β,γ)表示,旋转记作D(αβγ),它包含下述三个相继的旋转;(i)绕z轴旋转γ角,接着(ii)绕y轴旋转β角。接着,(iii)绕z轴旋转α角([1]中P.8)     

蕴涵格、弱Ro代数与正则剩余格

讨论了蕴涵格、弱Ro代数以及正则剩余格之间的相互关系,证明了以下结论:(1) 弱Ro代数既是蕴涵格又是正则剩余格;(2) 蕴涵格L是正则剩余格(弱Ro代数)的充分必要条件是:对任意x,y,z∈L,x→(y→z)=y→(x→z);(3) 正则剩余格L是蕴涵格(弱Ro代数)的充分必要条件是:对任意x,y,z∈L,x→y∨z=(x→y)∨(x→z).     

非对称三态叠加多模泛函叠加态高次振幅压缩——态｜ψf^（3）＞q的广义磁场分量的广义非线性不等幂次Nj次方Y压缩效应

构造了由两个空间强度分布特征不同的多模复共轭泛函相干态｜{fj^(a)^x(x,y,z,)}＞q和｜{fj^(b)^x(x,y,z)}＞q与一个多模真空态｜{0j}＞q线性叠加组成的非对称三态叠加多模叠加态光场｜ψf^(3)＞q利用多模压缩态理论，研究了态｜ψf^(3)＞q的广义磁场分量的广义非线性不等幂次高次Y压缩特性．结果表明：在一定的条件下，态｜ψf^(3)＞q的广义磁场分量可呈现出周期性变化的不等幂次高次Y压缩效应；光场的经典强度、经典振幅和经典初始相位的任意空间分布特征对其压缩程度和压缩深度等将产生直接的影响．     

非对称三态叠加多模泛函叠加态高次振幅压缩--态|ψ(3)f〉q的广义磁场分量的广义非线性不等幂次Nj次方Y压缩效应

构造了由两个空间强度分布特征不同的多模复共轭泛函相干态 |{f (a)*j(x,y,z)}〉q和|{f (b)*j(x,y,z)}〉与一个多模真空态|{0j}〉q线性叠加组成的非对称三态叠加多模叠加态光场|ψ(3)f〉q.利用多模压缩态理论,研究了态|ψ(3)f〉q的广义磁场分量的广义非线性不等幂次高次Y压缩特性.结果表明:在一定的条件下,态|ψ(3)f〉q的广义磁场分量可呈现出周期性变化的不等幂次高次Y压缩效应;光场的经典强度、经典振幅和经典初始相位的任意空间分布特征对其压缩程度和压缩深度等将产生直接的影响.     

用实对称矩阵的正定性研究空间二次曲面

空间二次曲面是一类特殊的、结构简单的空间曲面。每一个二次曲面与一个三元二次方程F(x,y,z)=0一一对应,(x,y,z)是二次曲面上任意一点的坐标。然而方程F(x,y,z)=0系数作正交性的变化,例如旋转、平移、对称等并不会改变空间曲面的形状。因此,通过讨论方程F(x,y,z)=0系数的正交性的变化变化,就可以很好地研究空间二次曲面的形状。     

关于不定方程组6x~2-4y~2=2,20y~2-6z~2=14

用初等的证明方法,即递归数列的方法,对一个不定方程组6x2-4y2=2,20y2-6z2=14进行了较深入的研究。证明了该方程组有且仅有两个正整数解,这两个正整数解分别为x(,y,z)=1(,1,1)和x(,y,z)=(89,109,199)。     

基于海洋磁异常特征的目标定位理论和方法

在世界磁场模型WMM2005的基础上,建立了海洋磁场的数值计算模型,根据水下目标磁场的远场分布特征,建立了目标磁场分布的定位模型。在此基础上提出了水下目标磁异常定位方法。仿真实验证明,该定位方法完全可以满足水下目标精确定位的要求。     

Structures of magnetic null points in reconnection diffusion region: Cluster observations

Magnetic reconnection is a very important and fundamental plasma process in transferring energy from magnetic field into plasma. Previous theory, numerical simulations and observations mostly concentrate on 2-dimensional （2D） model; however, magnetic reconnection is a 3-dimensional （3D） nonlinear process in nature. The properties of reconnection in 3D and its associated singular structure have not been resolved completely. Here we investigate the structures and charactedstics of null points inside the reconnection diffusion region by introducing the discretized Poincar6 index through Gauss integral and using magnetic field data with high resolution from the four satellites of Cluster mission. We estimate the velocity and trajectory of null points by calculating its position in different times, and compare and discuss the observations with different reconnection models with null points based on characteristics of electric current around null points.     

磁感应强度矢量的三维测量

大学物理实验所使用的高斯计通常只能测出空间某一点磁场的一个分量,且不能对测量点进行空间定位,为完善实验功能,改进实验效果,设计了基于霍尔效应原理的磁感应强度矢量测量仪,通过调节三维坐标架实现组合式霍尔传感器探头的移动,完成3个分量方向磁感应强度信号的测量。组合式传感器与三维坐标架的一体化结构实现了空间任意一点磁感应强度矢量的测量。     

用霍尔效应实验仪测量周围环境磁场的探究

在原霍尔效应实验的基础上,运用磁场叠加原理,提出用作差法和电位调零法来测量霍尔电压,这两种方法不仅能够消除不等位电势差与环境因素对霍尔效应实验的影响,还能够很好地测量外界环境磁场在霍尔片所在位置处的磁感应强度的大小.     

A wireless magnetic sensor for localizing in-vivo medical micro-devices

In order to measure the position and orientation of in-vivo medical micro-devices without the line-of-sight constraints, a wireless magnetic sensor is developed for an electromagnetic localization method. In the electromagnetic localization system, the wireless magnetic sensor is embedded in the micro-devices to measure alternating magnetic signals. The wireless magnetic sensor is composed of an induction coil, a signal processor, a radio frequency (RF) transmitter, a power manager and batteries. Based on the principle of electromagnetic induction, the induction coil converts the alternating magnetic signals into electrical signals. Via the RF transmitter, the useful data are wirelessly sent outside the body. According to the relation between the magnetic signals and the location, the position and orientation of the micro-devices can be calculated. The experiments demonstrate the feasibility of localizing in-vivo medical micro-devices with the wireless magnetic sensor. The novel localization system is accurate and robust.     

霍耳探头的自生磁场对磁场测量的影响

在采用霍耳探头测磁场时，必须考虑到探头的自生磁场所引起的测量误差。利用毕奥沙伐定律和镜像法证明了自生磁场对测量螺线管的磁场所引起的误差不能忽略；对测量电磁铁气隙中的磁场的误差可以忽略。     

涡流相控阵磁场的分析

涡流相控阵技术的核心问题是由探头阵在空间激励一个圆形旋转磁场.但由于该探头阵磁场边界条件十分复杂,很难用解二阶偏微分Maxwell方程组的方法求出.本文从工程实际出发,在作一定假设条件下,分析了涡流相控阵磁场,以证实该旋转磁场的存在,并探讨影响该旋转磁场的诸因素,通过实验证实理论分析是正确的。     

一维磁控光子晶体

利用传输矩阵研究结构为(AB)ⁿD(BA)ⁿ和(AB)ⁿDF(BA)ⁿ的一维光子晶体透射特性, 其中D和F层均为旋磁材料, 通过改变其外加磁场, 分析其对透射率的影响. 结果表明： 随着外加磁场强度的变化, 可产生和消灭缺陷模, 且缺陷模的位置、 数目以及缺陷模的光谱宽度均发生变化. 表明通过改变外加磁场强度可实现光子晶体透射的可调节性.