驻波场中环状空化泡聚集结构的稳定性分析

利用高速摄影和图像分析技术研究频率为40 kHz超声清洗槽中产生的环状空化泡聚集结构的演化过程.环状结构通常出现在波节附近,其半径小于1/8波长;在一个包络波周期内,结构经历建立、稳定、消失3个阶段,结构形貌具有稳定性.环状空化结构存在气泡的输运现象,且在气泡主聚集区内有小泡团形成后向环内溢出,随后消失成离散的空化泡或泡核再次进入气泡输运循环.环状结构大小和气泡聚集区随时间小幅振荡变化,且存在结构整体旋转现象,主要取决于主声场和气泡间次级辐射场的共同作用.基于双气泡模型分析环状结构形成的物理机制,发现主声场是导致气泡形成环状聚集的控制因素.基于环链状模型分析了结构稳定性,通过数值计算得到了类环形结构等效势分布,且声压越高的地方等效势越高,此处气泡越易聚集.驱动声场越强,环链结构可能越完整,但是,声压过高导致高数密度的气泡聚集也可能破坏气泡的环状聚集稳定性进而演化成其他类型泡群结构.理论分析结果与实验现象具有很好的一致性.

融合肌电和超声射频信号特征的骨骼肌肌力评估研究

肌力是反映肌肉状态的重要参数,可表征人体的运动功能、肌肉健康状态以及疲劳程度。无创肌力评估技术在体育运动指导、肌肉疾病诊断、康复状态评价等诸多领域具有重要理论意义和广泛应用价值。本研究提出一种基于深度学习算法对表面肌电(sEMG)和超声射频(RF)信号进行特征融合分析的肌力评估方法,利用卷积神经网络(CNN)和池化操作提取信号的有效特征(CNNFeat),并作为支持向量机(SVM)分类器的输入进行处理和分类。该方法利用CNN-SVM网络探究CNNFeat对信号特征的识别能力,并验证sEMG与超声RF信号融合的互补性。实验采集10名健康受试者肱二头肌在不同负荷下的sEMG和超声RF信号。在多用户场景模式下的处理结果表明,CNNFeat与传统肌电信号和超声射频信号的特征相比,能够提高分类性能,具有较强的鲁棒性。肌电信号的准确率为84.23%,超声信号的准确率为89.34%,而融合信号的准确率高达96%,且融合信号的震荡较小,损耗收敛更快。

超声射频信号Nakagami参量与肌肉组织疲劳进程的相关性研究

肌肉疲劳、萎缩等肌肉功能状态的准确评估在人类健康、体育运动等领域非常重要。本课题研究肌肉组织超声射频信号所表征的肌肉微结构信息与肌肉疲劳进程之间的相关性,提出基于超声射频信号Nakagami参量的肌肉功能状态评价方法。通过有限元仿真软件进行肌肉组织模拟仿真,并对不同参量超声射频信号进行分析处理。发现Nakagami模型特征参数m值随着肌束半径的减小呈下降趋势,随着间质密度的增加呈上升趋势,随着肌束速度的增加呈下降趋势,Nakagami模型特征参数m值与肌束半径和间质密度呈正相关性,与肌束声速呈负相关性。树脂仿体与离体肌肉的实验结果表明,超声射频信号的统计特征随着树脂仿体半径增大而减小(从0.880单调下降至0.620),随着肌肉组织压缩距离的增大而增大(从0.540单调增加到1.220)。理论模拟、仿体实验和肌肉实验的结果都表明,超声射频信号的Nakagami模型特征参数m与肌肉组织不同参量间存在明显的相关性。该方法可为进一步评估肌肉功能状态提供理论参考与技术手段。

在高中物理定律教学中培养学生创新能力的策略研究

培养学生的创新能力是当前教育改革的重要课题之一。在当今社会不断发展的背景下,创新能力受到广泛关注。传统的教学模式往往重视理论知识的传授,而忽视了学生创新能力的培养。在高中物理教学中,物理定律是基础和核心内容。学生通过学习物理定律,可以对自然界的规律和现象有更好的认识,从而提升思维能力。然而,传统的物理教学往往重视理论知识的讲解,不注重学生创新能力的培养。因此,研究高中物理定律教学中学生创新能力的培养具有重要的现实意义。文章就如何在高中物理定律教学中培养学生创新能力进行了探究。

空化场中大气泡对空化泡振动的抑制效应分析

为探究空化场中多气泡之间的相互作用,结合观察到的注入大气泡周围飞舞的小气泡的实验现象,构建了由两个大气泡和一个空化泡组成的三气泡系统,通过考虑气泡间相互作用的时间延迟效应以及大泡的非球形振动,得到修正的气泡动力学方程组,并数值分析了气泡的振动模态、平衡半径、声波压力与频率等参量对小空化气泡的振动行为与所受次级Bjerknes力的影响.结果表明,大气泡的非球形效应主要表现为一种近场效应,对空化泡的振动影响很小,几乎可以忽略不计.大气泡可抑制空化泡的振动,但当大气泡半径接近于共振半径时,空化泡振动幅值曲线出现共振峰,即存在耦合共振响应.大气泡半径越大,对空化泡抑制作用越强,当空化泡处在两个毫米级大气泡附近时抑制更加显著.声波压力与频率不仅直接影响气泡的振动,还影响空化泡与大气泡之间相互作用的强弱,表现为空化泡所受的次级Bjerknes力在特定的大气泡半径范围内变得对气泡尺寸变化较为敏感,即小的大气泡半径变化可能导致明显的力大小变化,且不同驱动频率下,空化泡所受次级Bjerknes力的敏感半径分布区间不同.空化泡受到的次级Bjerknes力在距离较小或者较大时均可能表现为斥力,与实验观察现象一致.随着声波压力的增大,气泡间距影响下的力响应模式可能不同,甚至可能出现在特定距离内因声反常吸收而导致的作用力减弱现象.

超声换能器辐射特性的优化

匹配层和背衬层是换能器的重要组成部分,对换能器特性有重要影响。针对发射型换能器,基于有/无匹配层和空气/树脂背衬两种条件组合,该文研究了匹配层与背衬层对换能器辐射特性的影响。结果表明,负载材料为水时,空气背衬换能器相较于树脂背衬换能器声能辐射效率更高;匹配层可以提高换能器的主瓣能量,抑制旁瓣能量及旁瓣数量。因此,针对发射型换能器的设计,背衬材料的选择应遵循与压电材料的阻抗差异越大越优的原则;匹配层的合理设计不仅可以提高超声换能器的声能辐射效率,还可以提高主瓣旁瓣峰值比,使声能更集中。

共聚焦超声换能器的声场优化与粒子捕获

超声悬浮被广泛应用于多个领域,目前主要有驻波式和相控阵式悬浮系统.基于共焦点排列的聚焦换能器结构,本研究提出了一种单边式超声悬浮系统.其基本原理是利用反相激励成对聚焦换能器在空间构建具有势阱结构的特定声场,实现微粒的捕获与悬浮.针对4个共焦点排列的聚焦换能器,基于有限元仿真研究了换能器轴夹角及激励相位模式对声场分布的影响;利用实验演示了系统的粒子捕获效果,验证了其势阱分布情况.结果表明,换能器轴线与结构中轴线夹角为45°时,势阱强度最高;换能器的激励相位分别为0,0,π,π时,声场中存在1处主势阱、2处次级势阱,可以捕获3处粒子团;换能器的激励相位分别为0,π/2,π,3π/2时,声场中仅存在1处势阱,只可捕获1处粒子团.该系统具有成本低、自由度高、稳定性强、操作便捷的优点,且能够实现单个位置或多个位置粒子团的捕获与悬浮,可以用于流体中高密度物体操控.

术前胸部CT细化评估在胸骨下段小切口微创冠状动脉旁路移植术中的应用

目的探讨术前胸部CT三维重建细化评估在选择微创胸骨下段小切口行冠状动脉旁路移植术(MIST-OPCAB)中的应用价值。方法回顾性纳入2016年1月至2020年12月北京友谊医院心脏中心收治的行不停跳冠状动脉旁路移植术的200例手术患者。使用术前胸部CT进行胸骨、心脏及升主动脉等结构进行三维重建,测量胸骨后近端吻合空间的数据,进行术前评估,将适合行MIST-OPCAB患者分为:A组(完成胸骨下段小切口组,90例)、B组(拟行但未完成胸骨下段小切口组,62例)和C组(常规切口组,48例)。分析各组患者胸骨后近端吻合空间的参数,包括第2肋间胸骨平面至主动脉根部的垂直距离等数据及围术期临床指标等。结果A组的术前心功能Ⅲ级占比明显少于其他两组(3.3%比8.1%比10.4%,P<0.05),陈旧性心梗病人占比少于其他两组(2.2%比21.0%比31.3%,P<0.05),左室射血分数高于其他两组(66.1%比56.9%比62.9%,P<0.05),欧洲评分Ⅱ风险低于其他两组(5.3比7.2比7.9,P<0.05)。胸部CT三维重建参数显示,A组第2肋间胸骨平面至主动脉根部的垂直距离明显大于C组(32.8 mm和26.6 mm,P<0.05)。A组第2肋间胸骨平面至主动脉瓣口的垂直距离明显大于C组(70.6 mm和58.2 mm,P<0.05)。A组术中的胸骨下段小切口长度明显短于其他两组(P<0.05)。三组患者均顺利完成手术。A组的呼吸机使用时间(15.6 h比21.3 h比20.7 h)和住院时间(12.1 d比15.1 d比18.2 d)明显短于其他两组(均为P<0.05)。结论术前胸部CT细化评估有助于指导术中选择MIST-OPCAB治疗方式。

针刀松解斜角肌治疗颈源性眩晕90例临床疗效观察

目的评价针刀松解斜角肌治疗颈源性眩晕的疗效。方法将120例颈源性眩晕患者随机分为治疗组90例和对照组30例;治疗组采用针刀松解一侧或两侧病变的斜角肌,10 d后如症状未彻底消失,可行第2次或第3次治疗。对照组在颈部夹脊穴进行药物水液注射,每7 d治疗1次,治疗2周为1个疗程,共治疗2个疗程。两组均行治疗前后症状和体征评分并于治疗1个月后比较疗效。结果治疗后两组症状和体征积分比较有统计学差异(P<0.01);治疗组总有效率为97.8%,对照组总有效率为83.4%,两组总有效率比较有统计学差异(P<0.01)。结论针刀松解斜角肌治疗颈源性眩晕方法简单、创伤小、安全有效。

超声换能器电感电容匹配电路的改进

在研究压电超声换能器电感电容匹配电路原理的基础上,分析换能器工作时,由于温度等环境因素变化而引起的各项电性能参数的改变及对匹配电路电抗性质的影响规律。提出调整其中部分匹配电容为变容二极管的方法,减小匹配电路电抗性质受到的影响,由此得到一种在一定变化范围内适应能力较强,在固定频率要求下应用于功率超声的电端匹配电路,理论分析及实验证明该法可行。

中小流域防洪规划决策支持系统──Ⅰ系统研究

根据我国中小河流的基本特征，首先说明了我国中小流域防洪规划的目的、意义，然后阐述了我国中小流域防洪规划的主要内容和基本步骤，最后详细介绍了我国中小流域防洪规划决策支持系统的建立和使用。决策支持系统作为一种新型的研究方法与手段，它在防洪规划中的应用必将加强我国中小流域防洪规划的研究，简化防洪规划的过程，使得我国中小流域的防洪规划更加科学、准确。

超声检测中维纳逆滤波解卷积方法的改进研究

维纳逆滤波是利用解卷积技术提高超声检测纵向分辨率的算法之一。本文分析了其传统算法 对噪声适应性不理想的原因,提出一种改进方法,利用检测系统信噪比先验知识,进行频域解卷积处 理,在此基础上,对检测系统频带内的处理结果建模,插补估计出频带外受噪声干扰影响较大的数 据,然后再变换到时域。计算机模拟及相应实验结果表明,这些改进方法较为理想,具有较强的噪声 适应能力。

不同感染途径、CD_4^+绝对值计数对1189例无症状期HIV感染者潜伏期影响的横断面研究

目的:研究不同感染途径、不同水平CD4+绝对值计数对无症状期HIV感染者进入艾滋病期的发病时间(潜伏期)的影响。方法:采用横断面研究的方法,对全国10各中心1189例无症状期HIV感染者进行调查,利用Kaplanmeier乘积极限法计算不同感染途径、不同CD4+绝对值计数水平的平均发病时间。结果:血液途径感染的无症状期HIV感染者的可能发病时间为8.99年,吸毒途径感染者7.42年,同性恋性途径感染者为6.92年,异性性途径感染者发病时间为7.70年;CD4+绝对值计数200～350/mm3的无症状期HIV感染的可能发病时间为8.71年,350～450/mm3水平者9.33年,450/mm3以上者为9.09年。结论:患者的免疫功能与潜伏期呈正相关,不同传播途径的潜伏期不同,经血途径感染的无症状期HIV感染者潜伏期最长,与联合国艾滋病规划署(UNAIDS)研究结果经血途径感染潜伏期9.5年相比稍短;同性恋途径感染者潜伏期最短。

冠状动脉旁路移植术后急性肾损伤患者尿液Cys C和KIM-1的变化及临床意义

目的评价尿液中胱抑素C(Cys C)及肾损伤分子-1(KIM-1)联合检测在冠状动脉旁路移植术后急性肾损伤(AKI)中的临床意义。方法回顾性分析2011年5月至2013年10月在非体外循环下行冠状动脉旁路移植术的182例患者临床资料。其中23例患者发生急性肾损伤(AKI组),159例患者未发生急性肾损伤(非AKI组)。分别检测两组术前,麻醉诱导后,术后12 h、24 h、48 h、72 h的血清肌酐(Scr)、血清尿素氮(BUN)水平的变化以及尿液中胱抑素C(Cys C)及肾损伤分子-1(KIM-1)的含量,分析各项指标含量的变化与急性肾损伤的关系。结果在冠状动脉旁路移植术前两组各项指标均无统计学差异(P>0.05)。冠状动脉旁路移植术后,AKI组Scr、BUN含量在术后72 h时均较术前各时间段增高,且与非AKI组间比较有统计学差异(P<0.05);AKI组患者尿液Cys C含量于术后12 h增高,24 h达高峰值,48 h后逐渐下降,与非AKI组比较有统计学差异(P<0.05);AKI组尿液中KIM-1含量于术后24 h增高,48 h达高峰值,明显高于同期非AKI组,组间比较有统计学差异(P<0.05)。结论冠状动脉旁路移植术后早期联合检测尿液Cys C、KIM-1含量的变化,对诊断急性肾损伤有指导意义。

基于LDPC码和PPM调制的深空光通信系统性能分析

比较了LDPC码和RS码在PPM调制下的深空光通信系统中的性能,给出了在不同阶数PPM调制下,不同码长LDPC码的性能仿真结果,以及与RS码的比较结果。结果表明,随着PPM调制阶数增加,LDPC码性能会下降。分析了调制阶数影响LDPC码性能的原因。

用维纳逆滤波器解卷积提高超声检测纵向分辨率的改进方法

分析了维纳逆滤波传统算法对噪声的适应能力,指出其不稳健及难以适用不同特性检测系统的原因,并据此提出相应的改进方案:根据检测系统冲击响应的频谱范围,分别取不同的域值调整算法,然后进行带内频谱建模及带外频谱拟合估计,从而提高算法对噪声的适应能力.实验结果证明,改进后的方法具有较强的噪声适应能力.

基于TMS320 VC5402的超声检测高速采样系统

设计研制了一种以TMS320 VC5402数字信号处理(DSP)为核心处理器,以分时采集方式对多路超声模拟信号进行的高速数据采集与处理系统,采样率最高可达40 MHz。改进了无限脉冲响应(IIR)数字滤波的运算,并在定点DSP芯片上实现,可以灵活地对采集信号的带外噪声进行处理,提高了采集信号的信噪比。实验表明,该系统是一套较为理想的超声信号采集系统。

非均匀结构软组织冲激响应估计方法模拟研究

传统的超声解卷积的方法，是从测量信号中去掉测量系统冲激响应的影响，从而恢复实际回波信号．对于通过解卷恢复非均匀结构软组织深部散射源的散射信号，非均匀声程介质冲激响应的估计就成为关键．笔者从改进的传输模型出发，利用维纳逆滤波方法，逐层估计出组织中非均匀声程介质的冲激响应．

上吸罩流场数值模拟及其控制效果分析

目的研究上吸罩物理参数(罩子高度、挡板宽度、排风量)与捕集效率之间的关系。方法采用计算流体力学软件 FLUENT 建立模型,获得罩子内部气流流场速度矢量图;采用气流数值模拟和物理模型复测相结合的方法,以最大限度符合生产实际的操作条件,研究上吸罩高度、挡板宽度、排风量与捕集效率之间的关系。结果在上吸罩无挡板条件下,系统风量应选择1 320m^3/h;在上吸罩有挡板条件下,系统风量应选择1 078m^3/h,可实现有害气体的快速有效排除。系统在一定风量下,降低罩子安装高度可提高呼吸带平均风速;罩子安装高度和系统风量一定时。加挡板可以提高捕集效率;系统风量一定,无挡板时,捕集效率与控制距离(无因次)呈三次多项式显示的数量关系。结论上吸罩物理参数的改变对选定的呼吸带测点捕集效率产生影响。