掌上型核磁共振控制台的设计与实现

常规的核磁共振仪器具有体积大,不易携带等缺点,限制了其在现场石油勘探、食品安全、环境污染、质检等领域的应用.为此,本文提出了一种掌上型核磁共振控制台设计方案,在一块可编程片上系统芯片Zynq-7000上,通过高级精简指令集计算机(Advanced RISC Machine,ARM)核构建、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)逻辑设计和控制程序设计,完成了整个掌上型核磁共振控制台的设计与实现.全部设计完成后,在课题组自研的0.5 T桌面式核磁共振系统上,进行了自由感应衰减(Free Induction Decay,FID)、自旋回波(Spin Echo,SE)和CPMG(Carr-Purcel1-Meiboom-Gill)几个基本脉冲序列的测试,验证了其整体架构设计的正确性和各个模块之间的协调性.设计的核磁共振控制台长10.6 cm,宽6.0 cm,高1.9 cm,在缩小体积的同时,还提高了脉冲序列的实时性和控制台的稳定性,为进一步研制便携式核磁共振仪器奠定了基础.

基于机器视觉的小模数塑料齿轮的在线检测

针对塑料齿轮在加工过程中存在的制件不满、飞边等表面缺陷,采用基于机器视觉的非接触检测方法,搭建了完整的齿轮加工质量在线检测系统。研究比较了三种不同的图像去噪处理算法及基于基本全局门限的二值化算法;对检测系统,主要是摄像机及机器人进行了完整标定;在完成齿轮中心提取、边缘轮廓提取后,采用边界跟踪法对轴孔直径进行测量、虚拟圆扫描法对齿形进行检测,最终达到齿轮表面缺陷检测的目的。实践证明,该检测方法检测全面、效率高、且具有较高的检测精度。

用Geogebra软件探究一道共点力平衡下的极值试题

本文对一个五力平衡条件下的极值问题进行分析,该题不同于常规的四力平衡下的极值问题,命题角度新,思维难度大.引入全反力后从两种不同视角将其化简为三力平衡问题,再使用物理图解法来解决三力平衡下的极值问题.最后借助Geogebra软件绘制相关图像与可视化动态分析,旨在帮助学生深度认知这类问题.

基于机器视觉的工件的在线检测

利用HALCON软件提供的算子对摄像机内、外参数和机器人"手眼"系统进行标定,在此基础上结合视觉检测技术提出了一种工件在线缺陷检测的方法。该方法是根据触发时刻的空间位置来确定抓取时刻工件位置的一种空间相量平移方法,接着利用图像处理软件发出的电信号来控制机械手来完成缺陷工件的动态抓取工作。最后利用C++完成人机界面的设计,经调试可完成实时在线检测、可达到生产要求精度。

猕猴脑部多通道接收线圈的仿真与设计

目的介绍一种用于消除磁共振线圈通道间耦合的仿真方法,指导猕猴脑部线圈的设计。材料与方法通过电磁场及电路仿真软件,计算线圈周围的空间电磁场分布及S参数,以观测通道间的耦合影响。结果在猕猴脑部接收线圈的设计过程中,通过仿真通道间的耦合可知:当相邻一组线圈的几何中心相距42.2 mm时,其耦合影响可以忽略不计,达到了线圈的设计要求。结论利用本文介绍的仿真方法,实现了猕猴脑部多通道线圈的去耦设计。在线圈的制作过程中,该方法可以明确优化方向,降低线圈的研发成本。

基于高精度磁共振梯度卡的数字涡流预补偿方法

目的介绍一种基于高精度梯度卡的数字涡流预补偿方法。材料与方法使用现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)对序列设计的标准梯度波形进行实时计算得到补偿波形,将标准梯度波形和补偿波形分别送入两片独立的数模转换器(digital-to-analog converter,DAC),对模拟信号进行叠加产生补偿后波形;采用高速时钟和同步触发设计方法,对包含五组时间常数的预补偿波形进行了实时计算。结果在20 bit的DAC基础上实现了优于23 bit的高精度数字涡流预补偿方法;大大缩短了预补偿波形相对触发信号的延时,并保证每次的延时恒定不变。结论经过实验验证,相较于模拟与传统数字涡流预补偿方法,高精度数字方法在涡流预补偿上效果更好。

一体化核磁共振谱仪控制台的软件系统设计

提出了一体化核磁共振谱仪控制台的软件系统设计方案,主要包括2部分,一部分是安装在谱仪控制台上的嵌入式Linux操作系统及实时控制软件,另外一部分是PC机上的界面控制软件.2部分软件之间利用socket网络接口进行数据交互,采用TCP/IP通信协议,这样既能保证数据传输的可靠性又可以达到较高的数据传输速率.通过网络通信,该谱仪控制台还可以接受远程操控和系统升级.该文具体阐述了该软件系统的设计思路和设计方法,对设计的软件系统进行了实验测试,并对实验结果进行了讨论.

基于双参考源的数字磁共振控制台相位相干技术

本文提出了一种在数字磁共振控制台中保证发射机与接收机之间相位相干的方法.该方法通过可编程数字逻辑在发射机与接收机中各设计了一个同频的数字参考源,脉冲序列执行过程中,当发射机或接收机由于进行了频率切换而失去相位相干性时,通过重新设置它们的相位以确保它们与各自的参考源同步,从而恢复两者之间的相位相干性.经过水膜成像实验验证,该方法具有良好的成像效果,且既不需要额外的硬件电路,也不增加序列设计的复杂度,具有很高的实用性.

磁共振快速T/R开关驱动器研制

在磁共振T/R开关和主动失谐线圈中广泛使用PIN管,由外部驱动器向PIN管提供驱动电源,控制其导通或截止,从而达到开关切换和线圈失谐的目的.因此,驱动器的性能直接影响T/R开关和线圈的性能.该工作提出了一种新的T/R开关驱动器设计方案.电路中门控信号与驱动电源互相隔离,同时包含了场效应管死区调整电路,提高了电路稳定性和灵活性.该电路开关切换时间可达500 ns,驱动电压和电流理论上分别可达400 V和10 A以上,具有快速、驱动能力强等特点.可用于快速T/R开关和主动失谐线圈的驱动、缩短死时间、减小发射线圈和接收线圈间的耦合.

300MW机组厚壁主蒸汽管道中间RT检验技术分析

从理论上分析了厚壁管道采用RT中间检验时， 将暗袋置于管壁外侧的方法是切实可行的，可满足标准的要求。

宽带磁共振T/R开关的设计与实现

磁共振系统中的发射/接收(transmit/receive,T/R)开关用于收发通路的切换,要求在隔离大功率信号的同时具有较小的插入损耗;另外,在宽带磁共振谱仪中,一般的窄带T/R开关也不再适用.本文基于PIN(positive-intrinsic-negative)二极管设计了工作频率为10~100 MHz的宽带磁共振T/R开关.通过减小电平跳变、优化开关过冲和解决二极管被动导通等问题,获得了插入损耗小于1 dB、大功率信号隔离度大于75 dB、开关时间1μs的整体性能.用本文设计的宽带T/R开关替代一般探头中的窄带T/R开关,在0.5 T核磁共振(NMR)波谱仪上测得了氢核和氟核两个不同频率的磁共振信号,验证了宽带T/R开关的宽带性能.

基于磁通门和时域数字鉴频的磁场锁定系统

永磁型磁共振仪器的磁体易受温度和其他环境磁场干扰,造成主磁场波动,进而影响仪器测量的重复性和准确性.本文讨论了两种解决磁场波动的锁定方法:一方面,通过磁通门传感器对环境波动引起的瞬态磁场进行高灵敏探测,然后采用现场可编程门阵列进行实时处理并计算磁场补偿量;另一方面,针对环境温度变化引起的缓慢磁场偏移,则采用时域数字鉴频锁场方法,在对锁样品进行射频激发后,将磁共振信号通过混频变换到较低的频率范围,再转换为方波,然后直接送入现场可编程门阵列进行周期测量,并计算磁场补偿量.将两种方法获得的磁场补偿量叠加后,再转换为电流信号驱动安装在磁体上的B_(0)补偿线圈,并研制了一套磁场锁定系统,以实现对磁场的锁定.在0.5 T食品快检磁共振分析仪上进行测试验证,结果显示当受到瞬态干扰时,可将磁场稳定在±4 Hz(对应磁场为±0.0939μT)范围内,同时也可以精准测量温度造成的磁场偏移,该结果验证了本文磁场锁定方法的可行性.

远程操控水面漂浮物清洁船的设计与应用

主要针对水葫芦和水面漂浮的垃圾的清理,设计了远程操控水面漂浮物清洁船。设计了其动力系统、传动系统、执行系统、调节系统、收集系统,通过结构实体检测研究,有效解决了结构干涉和运输效率问题,达到清洁水面漂浮物的目的。控制部分包括直流电机驱动模块、无线遥控模块,通过实际调试,实现智能化与远距离操控。与普通清洁船操作相比,该船将打捞、聚拢、收割、输送、收集、卸载于一体,全程自动化,无需人工,节能环保,更加简便。

具有新型保护电路的磁共振接收线圈研制

低输入阻抗前置放大器在磁共振成像接收线圈中的广泛使用,使得对前置放大器的保护成为接收线圈设计的重点。文中设计制作了带有新型保护电路的磁共振接收线圈,使用失谐信号作为触发信号控制前置放大器电源的开断,并在线圈谐振回路和前置放大器之间产生高阻状态以保护前置放大器输入端。测试结果表明,各部分电路可稳定工作。该电路可用于多通道接收线圈并对于磁共振线圈的设计有启发意义。

基于人脸识别的安保机器人

本项目主要研究可进行人脸识别的安保机器人,主要突出人脸识别的特点,采用高精度的摄像头为图像采集的基础,利用三菱PLC作为下位机,平板电脑作为上位的控制器。机器人可完成人员的进度准许控制,未得到授权的人员将不得进入指定区域,而且机器人在电量不足时可到指定充电站完成自动充电,从而实现可持续工作。

汽轮机叶轮键槽裂纹超声波探伤方法研究

本文介绍了一种汽轮机键槽裂纹超声波检测新型探头和探伤方法，对于连城电厂2#机第21级叶轮可疑信号采用折射角为38°进行检测该反射信号低于R5键槽反射渡6—8dB，而采用新研制的超声波探头检测，可疑信号大于等于R5键槽反射波，对叶轮解体后该裂纹得到了证实，裂纹长度为87mm。

不同缓释氮肥在晚播小麦上的使用效果比较

试验设置了不同缓释肥田间试验,探究3种缓释肥对晚播小麦生长和产量的影响。结果表明,施用不同缓释肥影响了土壤有效养分含量,其中,汉枫缓释肥和定制缓释肥处理较缓释尿素处理土壤有机质、碱解氮、有效磷含量均有所增加,速效钾则表现为不增加或增加不明显;不同缓释肥对植物体内氮、磷、钾含量的影响与土壤表现基本一致;小麦产量表现为,在施氮水平较低(240kg·hm^(-2))时,3种缓释肥处理产量相差不大,在施氮水平较高(270kg·hm^(-2))时,汉枫缓释肥处理产量最高,缓释尿素处理和定制缓释肥处理产量持平;氮积累量为汉枫缓释肥处理﹥定制缓释肥处理﹥缓释尿素处理;其最终结果是,在适宜的施氮量水平下,汉枫缓释肥处理氮肥利用率最高,为57.3%,其次是定制缓释肥处理,为44.4%,缓释尿素处理氮肥利用率最小,只有35.6%。

基于NIPXIe-7966R的磁共振成像接收机设计

提出了一种基于NI PXIe-7966R(National Instruments Corporation,美国)的磁共振成像(MRI)接收机设计方案,进行磁共振信号直接采样、数字下变频(DDC)和数据上传,以及磁共振图像恢复.使用NI Lab VIEW FPGA(National Instruments Corporation,美国)开发平台,对NI PXIe-7966R板载现场可编程门阵列(FPGA)内构建的所有功能模块进行了设计仿真和硬件描述语言生成,使其能灵活实现DDC功能.设计的接收机的采样速度为50Mbps、模数转换位数为16位、带宽设置范围为100 Hz^1 MHz,并具有较好的滤波效果.实验结果表明,该设计方案是一种高性能的磁共振接收机方案.