神经网络在人工心脏输流量和压力检测中的应用

人工心脏的输出流量和压力是血泵设计及运行的重要特性参数，其测量精度和方法直接关系到人工心脏在动物实验及临床中的实际应用效果。本文提出了一种新的测量方法，即用神经网络将叶轮式人工心脏电机驱动参数换算成血泵的流量和压力。与传统的测量方法相比，采用本文方法可做到无创性，不会对血液造成破坏，同时减少了感染机会；结构简单，省去了流量和压力计，便于人工心脏完全植入体内。     

叶轮血泵及其体外模拟试验

提高血泵的使用寿命和防止血栓生成是人工心脏研制中的难题，因而研制了一种具有滚动轴承和洗涮系统的耐久性血泵．同时，为进一步研究血液动力学机制，制作了一套血液循环模型，测试了心室辅助装置的性能．试验结果表明，血泵的工作寿命得到延长，洗涮系统能防止血栓生成，血泵能满足临床生理所需的流量、压力要求，为进一步完善血泵和进行动物实验、临床应用提供依据．     

旋转血泵驱动电机参数换算血液流量和压力的方法

探索出一种新颖的血泵流量和压力的换算方法.在不同转速下对血泵输出流量、扬程及其驱动电机消耗功率(电压和电流乘积)采样,记录并作图,得到一系列电机功率(P)与血泵流量(Q)的关系曲线以及电机功率和血泵扬程(H)的关系曲线.应用3层BP(backpropagaton)神经网络,将功率和转速(n)的采样值赋给神经网络的输入层,并将流量和扬程的采样值赋给输出层,将P-Q和P-H关系曲线转换成函数Q=f(P,n)和函数H=g(P,n).然后将这两个特征函数存入微机,建立该血泵的数据库档案.这样,在动物试验和临床试用中就可以根据驱动电机功率和转速算出血泵流量和压力.将上述方法应用于自行研制的叶轮泵,血泵扬程测量误差小于2%,流量误差小于5%,表明这种方法的测量精度优于已知的大多数无创测量方法.     

用于搏动流人工心脏的转速控制系统的研制

随着人工心脏研究、应用的发展 ,装置的可携带性、受者的舒适性变得越来越重要 人工心脏除了装置本体的体积需要更加紧凑 ,其附属装置 ,比如电池、控制系统的体积也要减小 ,同时须保证整个系统的易用性、可靠性 为配合我所最新研制的滚动轴承和洗刷系统的叶轮血泵及永磁磁浮叶轮血泵的驱动和控制 ,使血泵能够输出符合生理要求的搏动血流量和压力 ,以及装置的微型化需要 ,笔者参考无刷电机驱动控制芯片ML4 42 8的资料 ,并根据笔者以往的控制系统研制经验 ,对人工心脏的控制系统进行了设计、优化 ,试验结果表明该控制系统的性能达到了设计要求     

用于博动流人工心脏的转速控制系统的研制

随着人工心脏研究、应用的发展，装置的可携带性、受者的舒适性变得越来越重要。人工心脏除了装置本体的体积需要更加紧凑，其附属装置，比如电池，控制系统的体积也要减小，同时须保证整个系统的易用性、可靠性，为配合我所最新研制的滚动轴承和洗刷系统的叶轮血泵及永磁磁浮叶轮血泵的驱动和控制，使血泵能够输出符合生理要求的博动血流量和压力，以及装置的微型化需要，笔者参考无刷电机驱动控制芯片ML4428的资料，并根据笔者以往的控制系统研制经验，对人工心脏的控制系统进行了设计，优化，试验结果表明该控制系统的性能达到了设计要求。     

基于集中参数法的内啮合齿轮泵仿真

建立了内啮合齿轮泵的集中参数模型,用于分析泵的工作性能,包括泵的容积效率、出口流量及压力脉动、困油流量以及三角槽流量等.将泵内部容腔划分成吸油腔、过渡腔、排油腔及困油腔四个容腔,并对每个容腔基于流量连续性方程建模,分析容腔的压力及流量变化过程.通过对出口流量和出口压力脉动两方面的仿真结果与试验数据的对比,验证了模型的正确性.仿真结果表明:困油流量会使得泵出口流量上升;此外,还会使得泵出口压力脉动及流量脉动下降,下降比例达46%和60%.三角槽流量使得过渡腔压力平稳过渡,但是会导致泵出口流量下降;此外,三角槽流量和泵内泄漏会导致泵出口压力脉动及流量脉动上升,上升比例达16%和60%.     

喷射泵井工况诊断与调参技术研究

为了使喷射泵工作在最优工况 ,提高喷射泵采油系统的效率 ,给出一种根据地面测试数据推断喷射泵井工况并同时计算油井产能的方法 .地面测试参数包括动力液和混合液的压力、流量、温度等 .采用多相垂直管流的计算方法由地面测试数据得到井下动力液泵入口处和混合液泵出口处的流量、压力和温度 .用喷射泵在非等密度体系中的特性方程计算得到喷射泵工作的压力比 ,由压力比计算得到泵吸入口处的压力 .这样 ,就可以计算出诊断喷射泵井工况所需要的压力比 ,流量比和泵效等工况参数 ,泵吸入口压力还可用来计算油井的产能曲线 .用这种方法对喷射泵系统进行工况诊断仅需在地面测试数据 ,避免了测试井下数据的困难 ,测试过程不需停泵 .文中论述了喷射泵井生产系统主要故障形式和诊断方法 ,并给出了两口油井的诊断实例     

基于数字滤波的压裂停泵数据反演方法

水力压裂是目前开采致密油气的主要方式,压裂施工期间测量的地面压力及流量数据包含地层压力、渗透率和裂缝半长等重要信息,这些参数是判断压裂施工成功率及压后开采制度制定的重要依据.提出了基于数字滤波压裂停泵数据反演方法,首先采用井筒垂直管流方程将变密度和流量的地面压力折算到井底压力,其次采用FIR滤波处理停泵后压降数据,消除停泵水锤等噪声干扰,获得反映地层渗流的压降数据,最后采用垂直裂缝井试井分析方法解释滤波后的压降数据,获得地层渗透率、原始地层压力及裂缝半长等重要参数,实现了对裂缝及地层参数的实时分析及评价.通过与关井压力恢复分析结果比较,证明了所提方法的可靠性.     

基于CFD螺旋离心式血泵与离心式血泵内部流场的数值分析

利用CFD软件对采用一元理论的方法所设计的螺旋离心式血泵和离心式血泵两种离心式心脏泵进行数值模拟,对比和分析两种离心式血泵内部流动特性,研究血液流经叶轮的速度、压力、切应力等参数的分布,得到相应的云图,分析两种血泵模型对血液的影响.研究结果显示:螺旋离心式血泵可以有效地避免血液在流动过程中产生的涡流、湍流和较高的剪切力.血液在螺旋离心式血泵内部的速度场、压力场及切应力分布都比离心式血泵均匀、合理.     

油液弹性模量对高压叶片泵性能的影响

输出流量均匀性和噪声等级是衡量泵性能的重要参数.从分析叶片工作腔压力变化出发,对泵的工作腔预升压过程进行了建模,计算出了预升压工作腔的压力、压力梯度及泵的瞬时流量随油液的体积弹性模量变化的曲线.结果表明,随着油液体积弹性模量的下降,泵的流量脉动及流体噪声均增大.在实际使用中可以通过充分去除油液中的气泡、减小配流气穴,提高油液体积弹性模量,减小流体噪声.     

大型泵站泵流量的监测

本文通过实验提出在大型泵站的现场条件下,在泵进口锥管两端取压差测量泵流量的方法。选用高精度差压变送器将压差变为电信号供计算机数据采集及处理,对测量结果进行误差分析得出的测流精度可以达到2％以内。为锥管压差测流系统提供了一种大型泵站泵流量的监测方案。     

离心泵性能测试装置及其控制系统

设计一套离心泵性能测试装置及其控制系统。离心泵的流量、进出口压力、功率、转速、进出口调节阀的开度等采用单片微机检测,通过自动调节进出口阀控制汽蚀和流量。控制面板可同时显示所有参数,这些参数通过串行通讯输入PC微机,并由PC微机处理储存控制及绘制成性能曲线。试验装置能方便地实现离心泵的恒流输出、但压输出等各种功能。     

基于CFD的轴流血泵内部流场的数值分析

运用计算流体动力学（CFD）对轴流血泵的流体动力学特性进行分析,研究血液流经叶轮的速度、压力、剪切变形率等参数的分布以及螺旋叶片对血液的破坏作用。结果表明：血液在叶轮内的流动是一种非常复杂的三维流动,而基于流线型的叶轮设计可以避免血液在流动过程中产生湍流、涡流以及较高的剪切力。血液流经血泵的速度场、压力场及剪切变形率的分布都比较均匀,变化梯度小,从而有效的减少血液破坏。     

基于数值模拟的混流式血泵结构改进

轴流式血泵转速过高、离心式血泵易产生流动死区是造成血液损伤的重要原因,而混流式血泵能有效缓解转速过高及流动死区问题。基于此,采用计算流体力学方法对闭式叶轮混流式血泵进行了三维流场仿真,分别探究了不同叶片数和叶片厚度的混流式血泵的性能,分析了血泵流场特性及压力分布情况;基于溶血幂函数模型,通过拉格朗日粒子追踪法进行血泵的溶血性能预测,得到水力性能与溶血性能良好的血泵结构参数。结果表明,当叶片数为5、叶片厚度为0.8 mm时,扬程更接近预期设计目标,能够满足血泵供压需求;溶血指数比原模型降低14.65%,有效降低溶血程度;内部流场均匀稳定,未出现回流、流动死区问题,有效防止血栓产生;叶片进口处低压区域减少,有效缓解空化现象产生。研究结果可为闭式叶轮混流式血泵的结构改进及性能改善提供依据。     

热力学法水泵效率测试仪的开发

热力学法水泵效率测试仪是根据热力学方法测量离心泵效率的原理设计的,通过测量离心泵的进、出口温差和压差,可测量出水泵的效率、扬程、流量,从而对水泵的工作状态和性能进行科学的诊断。     

含沙水水轮机导水部件模型实验装置

叙述了新研制的含沙水水轮机导水部件模型实验装置的设计、功能及测试方法。该装置简单、功能多,可用于水轮机引水、导水部件的流场研究与方案对比,也可用于含沙水流在管路及阀门中的流动及水泵工作特性研究;提出的含沙水时流场测压的内外平衡法,解决了测压孔易堵塞的难题。     

一种间接测量人体血压值的新方法

现有的脉搏血流参数检测仪需要事先测量人体血压,并且操作不方便,针对这一问题,提出了一种获取人体动脉血压值的新方法.该方法基于动脉血压与光电容积脉搏波特征参数的相关性理论,对特征参数与动脉收缩压和舒张压进行相关性分析,从而获得与收缩压及舒张压相关性较大的几个特征参数;然后利用线性回归的方法得到动脉血压和这几个特征参数的方程,依此求出人体的动脉血压值.该方法同传统测压方法相比,测量方便,可被应用到无创光电检测仪中,具有更广阔的应用前景.     

血压与血管硬度测量仪的研制

血压和血管硬化程度是反映人体循环系统机能的重要生理参数。因此，对血压和血管弹性指数的动态监测在临床上具有十分重要的意义。介绍了采用示波法测量血压和动脉弹性指数的原理与方法，在此基础上设计出一种无创型血压与血管硬度测量仪，并对此测量仪的硬件电路和处理软件都进行了介绍。该测量仪在继承现有数字血压计优点的基础上，又具有其独特的优越性，它能帮助人们了解自己的动脉弹性情况，随时提醒人们注意身体状况，减少疾病的发生，同时也为医生判断患者的动脉硬化程度提供一定的参考。     

聚磁参数对电磁泵磁场强度的影响

直流电磁泵体流槽内部充满导电金属液体，在流槽的左右两侧安装的是直流电磁铁的磁极，两磁极之间形成一个具有一定磁感应强度的磁隙．直流电磁泵的工作参数是电磁铁磁隙间的磁感应强度和流过液态金属的电流密度，电磁泵的流量与磁隙磁感应强度曰的开方根成正比．为此合理的电磁铁结构设计对提高电磁泵的压头和流量有十分重要的意义．本研究对聚磁效应与聚磁头几何参数的关系作进一步研究，寻求聚磁效果与聚磁头几何参数间的规律，为电磁铁的设计提供新的参考依据．