高频超声在变幅杆件中传播损耗的测试

应用2.5 MHz超声探头,在两组不同尺寸阶梯形变幅杆中获得了相同测试条件下的超声回波信号.再利用数字示波器对信号进行采样,得到了数字化超声回波时域信号.根据傅里叶变换理论,得出了回波信号的波形和功率谱图,进而发现超声能量在这些不同尺寸变幅杆中谐振频率附近传播衰减的规律.结果表明,变幅杆放大系数大,从一端传递到另一端的平均声能量密度大.超声在阶梯形变幅杆中传播,其谐振频率附近回波功率谱线幅度与变幅杆几何尺寸有关.     

基于超声透射法的组织特性谱分析

针对生物组织的超声诊断问题,基于超声透射法在生物组织中的传播机理,分析了超声在生物组织中的传输衰减特征与生物组织特性及超声频率参数间的关系,提出了超声波在生物组织中传输衰减的理论计算公式。经过计算比较,实验值与理论计算接近,该理论公式可以应用于对生物组织状况的分析。通过超声透射法对生物组织进行实验检测,证实了理论公式定量评估组织状态的有效性,同时表明基于超声透射法的谱分析对组织的可辨识度高,提高了超声对生物组织结构状态诊断的有效性。     

双频激励超声造影剂微气泡差频特性的理论和实验研究

超声参量阵效应产生的差频超声由于具有较小的衰减系数,能够有效提高传播深度而实现深层组织的超声成像.本文基于RPNNP方程,对双频激励超声造影剂微气泡所产生差频信号声压进行了理论推导,并用Runge-Kutta算法进行了数值模拟,对差频信号产生的条件包括激励声压、超声频率和气泡大小等进行了优化,同时用不同参数的双频信号辐射造影剂实现差频超声激发的实验研究,理论与实验结果均表明当双频信号的频率差接近气泡的共振频率时可以大幅度提高差频信号的声压(28 d B),获得高信噪比的差频信号,本研究为双频超声激励下造影剂差频成像的实际应用提供了研究基础.     

城区环境下鲁棒定位算法

在城区环境下,不依赖于辅助的手段,获得定位结果面临两大困难.由于信号非常微弱,接收机不能获得伪距等观测量导致无法得到定位解.接收机即使通过弱信号处理等增强措施,获得伪距等观测量,但是由于观测量误差较大,依然不能获得满足要求的定位结果.本文主要针对以上两个问题,提出了各自的解决方案：常规接收机需要完整跟踪4颗或者以上的卫星才能获得定位结果.在城区环境下很难有4颗以上的卫星同时满足要求,因而无法实现定位.本文提出了一种新的方法来解决该问题.只要接收机进入到跟踪模式,即获得1ms以内的观测量即可实现定位.通过延长相干积分的方式,即使信号功率电平在解调门限以下,只要接收机能够跟踪信号,就可以获得定位结果.针对城区环境下多径现象引入的测距误差,导致定位结果偏差较大,本文利用故障诊断的原理,对获得的伪距观测量进行非线性加权处理来改善定位精度.为了验证该算法,采用实际采集的数据来进行验证.     

生物组织中光传播的蒙特卡罗模拟

通过对光与生物组织相互作用特性的分析,模拟了一种求解光子在生物组织中迁移规律的蒙特卡罗计算方法,通过对大量光子进行计算从而获得光在生物组织中传播的理论依据.     

压放频率对超声弹性成像结果的影响研究

为了探讨压放频率对压迫式超声弹性成像结果的影响,文中采用外置激振器产生不同的频率来振动组织,超声探头同步采集RF回波信号,通过位移估计和应变估计获得其连续应变场图像。实验结果表明:临床上由于采用瞬时组织应变进行成像,不同的压放频率对成像结果将造成影响;应变幅值在频率增大的同时会逐渐减小,将影响成像的对比度,应变均值在频率变化时能保持较好的稳定性,在不同组织之间的差异也较明显。采用应变均值成像相对于瞬时应变更具有临床参考意义。     

输出端为锥形的夹角型超声变幅杆

传统超声变幅杆能量沿轴线方向传播,有些应用场合需要改变纵振动传播方向,并有较好的振幅放大系数.作者提出了输入端为均匀圆柱、输出端为锥形的夹角型超声变幅杆.为了研究该文所提出的变幅杆的声学特性,利用有限元方法计算了不同尺寸超声变幅杆纵振动的谐振频率、放大系数与位移分布.结果显示,谐振频率、放大系数都与变幅杆的夹角、输入输出杆的几何尺寸有关;同尺寸锥形输出杆的变幅杆比均匀杆输出杆的放大系数更大,影响振幅放大系数的主要因素是变幅杆的截面比.加工了9个不同尺寸变幅杆并利用激光测振仪测试了其振型、频率、与振幅放大系数,结果表明在输出端上成功实现了纵振动传输,振幅得到了放大,且放大系数测试值与计算值基本一致.     

波包分解技术在合成孔径聚焦成像中的应用

在各种无损检测方法中,超声回波法是探测钢筋混凝土结构最有潜力的方法之一.为了增加探测范围,一般使用比较低的超声频率进行探测,但是在对混凝土内部成像时,各种干扰信号的出现造成了低信噪比.合成孔径聚焦技术（SAFT）能够对反射信号进行有效聚焦,提高图像分辨力.由于激励波形频率低,时宽大,反射波包在聚焦过程中会产生很大的变形,影响了探测分辨力.因此引入了波包分解技术,能够将反射波包整体进行聚焦运算,克服了波包变形问题,能够更有效聚焦,提高混凝土探测成像的分辨力.此外,由于参与SAFT运算的点大量减少,可以提高成像运算速度.利用仿真实验对这种方法进行了验证,结果表明,这一方法的成像目标定位能力大大增强,能够获得更好的成像效果.     

噻吩与并噻吩环上的溴迁移反应

综述了在碱性条件下噻吩环上溴迁移反应的现象、机理与规律,同时概述了近几年有关复杂并噻吩体系中的溴迁移反应.对噻吩环上的溴迁移反应的认识与理解,将有助于人们在复杂有机合成中对其进行巧妙的应用.     

果蝇小群体伴性基因的随机漂移

Ⅰ.实验生物群落由于地理上或其他原因造成的隔离而产生基因频率的变迁的现象是众所周知,在小群体中,由于抽样的作用,这种基因频率的随机漂移现象尤为显著和重要,要在自然群体中对这种随机漂移的现象作定量的研究有相当大的困难,但在实验室中可以采用象果蝇     

超声污水流量测量的数学建模及影响因素分析

基于超声波多普勒效应的原理通过建立多普勒法测量污水的数学模型,全面分析推导了超声波发射、接受过程中的传导公式,实现了测量多普勒频移来获得了流速^([1])、流量的数学公式。在研究多普勒法超声波传输理论的基础上,根据声波动方程的推导分析了超声波信号在介质中的传播衰减特性,得到超声信号的传播衰减特性与介质密度、介质粘度、颗粒尺寸大小和超声波频率有关。通过使用MATLAB软件对超声波在污水模拟介质中衰减进行数值模拟仿真知道,污水的颗粒尺寸、密度和测量使用的超声波频率对超声波回波幅值有重要的影响,很好的印证了理论研究结果。     

超宽带脉冲检测电路的设计

接收机的设计是实现超宽带通信系统的关键,由于超宽带脉冲具有持续时间短、重复频率高等特点,因此脉冲检测技术成为超宽带接收机设计中的关键技术之一。设计了一种结构简单、性能可靠的超宽带脉冲检测电路,详细分析了其工作原理并以软件仿真证明了电路的可行性。     

华中工学院生物医学电子工程研究室简介

生物医学电子工程是近几年发展迅速的一门新兴的边缘学科.它是电子技术在生物医学方面的应用.它的出现,为改善和提高人民的体质,增强人民的健康水平带来了福音.我院的生物医学电子工程研究室自筹建以来,主要在心血管系统监护仪器、显微图象处理及计测、医学超声信息处理等方面开展了研究工作,并取得初步的可喜成果.自一九八二年以来,已经鉴定的项目有:心电向量图磁带记录仪;以微处理机为基础的佩带式心电监护仪及回放设备(I型);智能心电信号发生器;XDS-I型显微电视系统;尿道压力综合测试仪(计算机部分)等.其中有三项属于国内首创,一项达到国际先进水平.目前正在研究和即将组织鉴定的项目有:多道智能监护仪,M型超声TV显象仪,B型超声扇扫切面显象仪,生理信息监视仪,脑电监视分析系统等.其中多道智能监护仪已经在武汉医学院附属同济医院经过半年多的临床使用,证明效果良好.超声TV显象仪和生理信息监视仪也试制出科研样机.     

层状管道结构频散曲线绘制及试验验证

目的推导层状管道结构中超声导波的频散方程,利用频散方程绘制其频散曲线,并通过试验来验证频散曲线的正确性.方法基于Navier波动方程并根据边界条件建立了层状管道结构的频散方程.从理论上分析了层状管道结构中三种模态超声导波的传播特性.根据推导出超声导波的频散方程,通过数值方法绘制出了超声导波在层状管道结构中的频散曲线.对超声导波的频散曲线和位移特点进行了分析,并选出适合激励的超声导波频率.构建与数值计算层状管道模型相同的试验系统并进行试验研究,利用试验验证了所建立的频散曲线的正确性.完成了层状管道结构纵向波动试验,激励频率在1~9 k Hz,对试验结果与理论值进行对比和误差分析.结果L(0,1)在管道结构中传播速度与理论值最大误差值为1.5%,可以发现两者相似度较高.结论笔者所绘制的频散曲线能够较为理想的反映出超声导波在层状管道中传播的真实情况,这对实际检测中激发信号的频率和模态的选择具有重要意义.     

超声红外检测中裂纹微观界面生热的数值模拟

从超声波传播和声-机-热转换的理论角度,阐述了红外无损检测的工作原理。采用ANSYS和ABAQUS软件建立超声红外无损检测的有限元分析模型,结合模态和谐响应分析手段,总结出超声激励的合理频率,有效地避开了结构共振现象且获得了较好的成像效果。通过数值模拟、热力学第一理论以及声波传播理论,对裂纹微观界面的生热机理进行了研究,发现超声激励下裂纹生热的速率极快,近表面的裂纹处生热量大,温升高,进一步证明了超声红外检测的高效性和可行性,为科研实验和工程检测提供了相关的理论依据。     

声光都卜勒效应的统一形式

如果只看真空中光的传播,则其都卜勒效应中仪器所接收的频率只与光源和观察者之间的相对运动速度有关.但讨论声的都卜勒现象时,众所熟悉的经典公式说明:仪器的接收频率既和观察者对介质的运动速度有关也和声源对介质的运动速度有关,并非只决定于声源和观察者之间的相对运动速度.本文从狭义相对论的时空概念出发,考虑声的都卜勒效应的相对论修正,证明了光在介质中传播时的都卜勒效应和声的都卜勒效应可以归结为同一形式,而光在真空中传播时的都卜勒效应只是光在介质中传播时都卜勒效应的一个特例.     

非均匀性脂肪肝的超声显象诊断

对２１例非均匀性脂肪肝患者的显象图特点进行了分型探讨，给出了 例，对超声显象的诊断进行了验证，为超声签别肝脏占位病变，减少误诊提供了客观依据。     

哺乳动物脑对超声的衰减吸收和传播的模拟探实

研究哺乳动物脑对超声的衰减和传播速率为脑的发育、异常或病变等的监测提供了相应观察和分析的辅助参数,其直接攸关于生物大分子组织对噪声的散射和吸收。本文报道了超声在不同年龄(从婴儿、青年、中年到老年)的正常人脑中衰减吸收和传播速率及其对频率、温度等客观因素的从属性,并同时观察和类比了猴及鼠类脑组织对超声辐射的散射和平均吸收作用。     

旋转条件GPS接收信号频率和相位变化分析

针对高旋转弹丸GPS接收机无法正常工作的问题,通过计算和分析高旋转条件GPS接收信号的频率和相位变化,为设计高旋转条件GPS接收机基带算法提供依据. 根据弹丸旋转运动特点和GPS信号的传播特性建立数学模型,对由于旋转引起的GPS接收信号的多普勒频率和相位变化进行计算. 结果表明,在转速为200r/s时,产生的载波最大多普勒频移为300Hz,相位变化为0.6π,这对载波环路跟踪会产生很大影响. 而码多普勒频移和相位变化不大. 计算结果对高旋转条件GPS信号捕获和跟踪算法设计具有重要参考价值.     

超声导波定量评价长骨骨折状况

采用超声导波评价长骨骨折已成为近年来的研究热点之一,为了定量地评价长骨骨折状况,本文采用二维时域有限差分仿真方法定量分析了超声导波在部分断裂和完全断裂的长骨中的传播情况.结果表明,采用低频窄带高斯包络正弦信号可成功激励出两个低阶导波模式S0和A0,其中A0模式对长骨骨折状况较为敏感.S0和A0模式幅度的比值S0/A0被用于评价长骨骨折程度,S0/A0随裂纹宽度、裂纹深度的增加显著上升.因此超声导波模式转换现象可用于定量表征骨折长骨的裂纹深度和裂纹宽度的变化,对长骨骨折愈合的监测也具有一定意义.