磁传感器检测磁性纳米粒子方法研究

磁性纳米粒子表面修饰后,可以与核酸、蛋白质、重金属离子等物质结合,通过检测磁粒子的磁响应信号,可以得到待测物的含量。基于电磁学理论与隧道磁阻效应,设计了一种用于检测不同质量磁性纳米粒子磁信号的测试平台。利用COMSOL Multiphysics有限元分析软件优化了磁场产生装置,改进后的线圈在通入直流电流不变的情况下,能将磁场的均匀区域扩大1.5倍,数值提高2 Gs。新型三匝线圈的实验结果与仿真结果相比最大误差为6.25%。选择了适合常规样品的磁场检测装置,分析了各类传感器的最优测量方向,测得了磁粒子质量与输出信号的关系曲线。实验结果表明:随着悬浮液中磁粒子含量的增加,隧道磁阻(TMR)传感器的输出信号也呈上升趋势,两者为线性正比关系。

前庭电刺激对内耳电场分布影响的仿真分析

前庭电刺激技术是由经颅电刺激技术演化而来的一种针对内耳前庭器官进行电流刺激的非侵入性刺激技术。本文对前庭直流电刺激技术引起的内耳电磁场效应进行有限元仿真研究。对含有内耳结构的真实三维头模型进行重建,利用COMSOL软件建立了前庭电刺激的电场仿真模型。然后分析了在不同的电流强度和不同电极面积条件下,双侧内耳电场的分布情况。还使用了“4+1”环形电极的刺激方案对单侧内耳进行靶向刺激,对内耳电场分布的聚焦性进行了研究。结果表明,电流强度和电极面积的变化能有效地调节内耳的电场分布,使用环形电极的刺激方案能对刺激靶区内的内耳电场产生显著的影响,提高了聚焦度,这对前庭电刺激技术的临床应用具有一定的指导意义。

前庭电刺激下大脑皮层电场强度分布仿真分析

前庭电刺激(GVS)技术是用电流刺激前庭器官,对调节人体平衡功能、治疗前庭相关疾病、缓解眩晕等具有积极作用。为研究前庭电刺激电流是否可以直接作用于皮层,构建人体三维头部模型,建立电场模型。通过实验仿真,分析不同电流强度,不同电极面积以及不同电极位置的GVS下大脑皮层的电场分布。仿真结果表明:大脑皮层的电场强度模与电流大小呈正相关,与电极面积成负相关,且电场强度模最大值的分布与电极位置有关。GVS强度的改变,对大脑皮层后枕叶区影响较大。该研究提供不同刺激参数下刺激效果的仿真依据,对GVS的临床应用具有一定的参考价值。

前庭直流电刺激对脑电静息态功能网络的影响

建立基于脑电信号的静息态功能网络,探讨不同强度的前庭直流电刺激对静息态脑功能网络连接的影响,从脑电连通性和拓扑结构的角度揭示前庭直流电刺激调节前庭性功能紊乱的作用机制。选取30名被试,实验组分别施加0.5、1、2 mA的前庭直流电刺激,对照组施加伪刺激,采集不同电流强度刺激前后的静息态脑电信号,使用皮尔逊相关系数法构建关联矩阵,构建阈值为0.44时的脑网络拓扑连接图,研究0.44~0.84阈值范围内的脑网络拓扑属性,探究0.5、1、2 mA的前庭直流电刺激对脑网络的影响。结果显示,与施加伪刺激相比,1 mA的前庭电刺激效果最显著。1 mA的前庭电刺激后脑网络的聚类系数、节点度、全局效率、特征路径长度分别为0.296±0.014、0.299±0.014、0.301±0.014、0.299±0.012,伪刺激后这些指标分别为0.309±0.023、10.760±1.502、0.296±0.014、0.547±0.018,两者相比,各项指标均具有统计学差异(P<0.05)。前庭直流电刺激可能改变大脑的脑网络连接及脑网络拓扑属性,提高脑区间信息传递效率、提升信息传输速度、增强功能连接强度。本研究为前庭疾病治疗中对脑功能网络活动的有效干预提供了新思路。

磁刺激神门穴脑电信号的非线性动力学分析

背景:中医临床已经证明针刺或电刺神门穴可以改变神经活动或者治疗神经系统疾病。磁刺激技术是一种新型生物刺激技术,鉴于其刺激强度高且无痛无创,所以可以采用经颅磁刺激技术刺激穴位替代针刺或电刺穴位。目的:应用磁刺激刺激人肢体神门穴,分析大脑不同的功能状态与脑电信号混沌程度的关系,初步验证应用磁刺激疗法治疗疾病的可行性。设计、时间及地点:对照观察,于2007-01/2008-05在河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室完成。对象:被试选择健康右利手男性4名,无实验经历,无既往神经、精神系统病史,实验期间被试保持闭眼静息。方法:共进行2个实验。静息实验即测量被试安静状态下的脑电信号样本,磁刺激实验即采用经颅磁刺激刺激被试肢体神门穴,并测量脑电信号样本。用非线性动力学的方法对被试在2种状态下的脑电信号样本进行分析。主要观察指标:安静与磁刺激状态下脑电信号非线性动力学参数。结果:磁刺激状态下被试的非线性特征指标如关联维数、Lyapunov指数和样本熵均较安静状态低(P<0.05)。以上3个指标越低,大脑的状态越趋于平静、有序。结论:磁刺激肢体神门穴降低了脑电信号的混沌程度,使大脑更加镇静。提示磁刺激肢体神门穴具有改善脑功能的作用,在一定程度上证明了磁刺激疗法的可行性。

磁刺激神门穴脑电信号的样本熵分析与诱发电位的研究

研究用经颅磁刺激仪在不同频率下刺激肢体神门穴,在安静、磁刺激、假刺激、假穴4种不同状态下脑电信号的样本熵值以及脑电信号诱发电位的特征。对8名被试者进行实验,实验分为4组即安静、磁刺激、假刺激、假穴,测量3种不同频率(0.5、1、3 Hz)刺激下的脑电信号并计算样本熵值,对刺激后的脑电信号诱发电位进行了分析。结果显示,1 Hz与0.5 Hz磁刺激脑电信号样本熵没有明显变化(P>0.05);3 Hz时4种状态下的脑电信号样本熵变化较明显(P<0.05),磁刺激组和假穴组明显高于安静组和假刺激组,且磁刺激组略低于假穴组;3 Hz磁刺激无诱发电位;而假穴组产生明显体感诱发电位等其他诱发电位。实验表明,对人体神门穴进行磁刺激对脑电信号有明显抑制,与进行针刺或电刺激同样具有调节神经机能的作用。

磁刺激神门穴脑电信号诱发电位分析及源定位

背景:磁刺激技术是一种新型生物刺激技术,鉴于其使用方便且无痛无创,所以可以采用磁刺激技术刺激穴位替代针刺或电刺穴位。脑电信号可以反映大脑皮质神经的兴奋状态,所以磁刺激与神经相关的神门穴并测量与分析其脑电信号可以研究磁刺激穴位的作用与效果。目的:以不同频率磁刺激刺激肢体神门穴,观察在4种不同状态下脑电信号的诱发电位及其偶极子源定位。方法:选择健康右利手男性6名,女性4名,年龄20～30岁,既往无神经、精神系统病史,实验期间被试保持闭眼静息。用3,1,0.5Hz3种不同频率的磁刺激刺激被试右手神门穴。每种频率的刺激实验分4组,第1组为静息实验,第2组为磁刺激实验,第3组为假刺激实验,第4组为假穴实验。观察4种状态下诱发电位的幅值与潜伏期,诱发电位偶极子源定位冠状面、矢状面和轴状面图。结果与结论:0.5,1Hz磁刺激实验4组状态的脑电信号均无明显诱发电位。3Hz磁刺激安静状态与假刺激状态无诱发电位,磁刺激状态主要诱发产生P300成分,体感诱发电位和其他诱发电位得到抑制;假穴状态除产生P300,另外产生明显体感诱发电位和其他诱发电位。对刺激状态和假穴状态的脑电信号进行脑源定位,经过主成分分析确定有两个偶极子源,磁刺激状态偶极子源定位于额颞区,假穴状态偶极子分布较分散。说明采用磁刺激人体神门穴对脑电信号有明显抑制,与进行针刺或电刺激同样具有调节神经功能的作用。

电工与电子技术实践评价系统的创新研究

本文研究建立了一套适合当今教学特色和学生特点的电工电子技术实践课程评估机制系统。该系统对以往的课程课后的评分及评价系统进行了一定的改进,研发了一套实践课程课前的预习评价系统,对学生进行实验的预习和准备情况进行考量。全面提高电工电子技术实践课程的教学质量和学生的实践动手操作能力。让学生能对电工电子技术课程的理论做到活学活用,在今后的各行各业工作岗位上成为理论与实践兼修的高素质人才。

机器学习与脑电信号分析相结合的眩晕状态分类

背景:脑电图是临床上检测及分析眩晕的一种常用手段,目前多采用单极或多级导联描记并分析脑电频率是否异常。但眩晕的脑电活动过程是异常复杂的,仅采用频率快慢分析的方法,很难对眩晕状态进行准确的分类和检测。目的:将机器学习与脑电信号分析相结合对眩晕状态进行分类,这对眩晕的诊断具有一定的研究意义和临床应用价值。方法:采用无创的前庭功能调节技术前庭电刺激制造可逆的眩晕状态,刺激电流强度为1,2,4倍皮肤感知阈值,被试在不同强度电流刺激后需填写眩晕残障量表,根据眩晕障碍量表评估结果将眩晕症状分为不同的等级,以此作为脑电分类有监督学习的数据标签。采集刺激后的脑电信号,通过小波变换提取脑电信号的小波能量以及小波熵的样本特征,利用多种机器学习分类模型对有无眩晕以及不同等级眩晕的样本特征进行分类。结果与结论:①通过对多种分类模型分类结果的对比发现:基于脑电信号小波变换特征的有监督学习分类可以实现是否眩晕和眩晕等级的二分类和多分类;②随机森林分类模型较逻辑回归模型、支持向量机模型、反向传播神经网络模型在眩晕检测的二分类以及多分类问题上表现出较高的准确率,其中二分类准确率最高可达82.5%,操作特性曲线面积为0.913,三分类准确率最高可达75.8%,操作特性曲线面积为0.927;③结果表明,随机森林模型在有无眩晕及眩晕等级的脑电特征分类问题上具有较高的准确率。该方法为眩晕症状的分类检测提供了一种可行性的补充方案,为眩晕症的诊断提供了一个新的思路。

电子式电流互感器电能贸易结算风险的灰色关联度评估方法

为解决电子式电流互感器贸易结算的评价影响因素复杂和主观性强难以定量分析的问题,文中提出了一种基于灰色关联度算法的电子式电流互感器贸易结算评估方法。深入分析电子式电流互感器贸易结算风险的主要影响因素,从准确性因素、运行稳定性因素、环境因素以及人为因素四个方面构建了电子式电流互感器贸易结算风险综合评价指标体系,再将每个一级指标细分为若干个定量或定性的二级指标,并给出了每一个二级指标的理想值;应用灰色关联度算法对构建的电子式电流互感器贸易结算风险综合评估指标体系进行分析,使最终评价结果更加客观、准确,为电网企业进行电子式电流互感器运行维护提供参考;通过江苏地区的若干设备进行分析,验证了该模型的合理性及有效性。

反投影断层阻抗成像技术的图像处理与分析

反投影断层阻抗成像是电阻抗断层成像(EIT)中一种应用广泛、极为有效的重建算法,但是其结果存在一定噪声,并且分辨率也较低.本文应用数字图像处理的方法降低噪声、提高分辨率,数字图像处理的方法包括图像锐化、平滑降噪、直方图变换.处理结果显示图像基本上达到要求,得到优化.

基于分子光谱及图像分析技术的农产品产地溯源应用研究

农产品产地溯源是保证产品质量安全的关键,是建立农产品质量安全溯源制度的重要内容,将分子光谱技术、化学、物理学与生物学的方法结合起来,对农产品的成分、有机组成、DNA图谱、同位素等特征进行分析,建立能够区分产品产地的分析图谱。本文以光谱分析和图像分析为主要手段,分析不同产地的农产品光谱信息的差异,研究了基于光谱和纤维图像分析的农产品产地溯源机制,对保障农产品安全、建立高效的产品溯源制度具有重要作用。

“电工学”课程常用教学方法研究

"电工学"是非电专业学生学习电学知识的基础课程,它具有概念多、知识面广、综合性强、实践性强等特点,如何让学生理解和接受这门课的全部知识,就需要在日常教学中进行方法的探索和研究。本文总结研究了一些在教学中取得不错效果的常用教学方法,为今后的教学工作和教学方法的进一步探索提供一定的指导。

电工学课程网络信息化建设的探讨

21世纪是信息化时代,网络信息化的教学模式是教育形式变革的必然结果。电工学作为工科专业基础课,在教学与课程建设中引入网络信息化的崭新思路与模式也是顺应时代需要的。本文从对网络信息化的内涵与特点分析入手,论证了电工学教学实现网络信息化的必要性,并探讨了电工学课程网络信息化建设需要实现的几个方面。

“新工科”与国际化人才培养相融合在电工与电子技术课程中的应用探索

为了应对日益增长的国际化人才的需求,我国高等教育已经开启了国际化人才培养模式的改革之路。同时,“新工科”是教育部提出的应对世界新一轮科技和产业革命的新的教育理念。如何将这两个重要的命题进行深度结合并应用于实践成为一个比较有挑战性的课题。本文就是在这个背景下,基于电工与电子技术课程的教学,探索了几种将“新工科”人才培养模式与国际化人才培养模式进行结合,充分发挥二者优越性的实施方法。本文对今后电工与电子技术课程深化教学改革具有一定指导意义,同时对新时代人才培养模式的探索也具有一定参考价值。

基于FPGA模型机的组合逻辑控制器

目前的模型机控制器大多采用微程序控制方式,而组合逻辑控制方式执行速度较快,在精简指令系统中被广泛应用。本文采用QuartusⅡ和Cyclone FPGA构建模型机的组合逻辑控制器。首先,通过设计模型机的指令系统、指令流程、控制信号等,列出各控制信号的逻辑表达式,并对逻辑表达式进行化简;其次,通过QuartusⅡ软件,利用原理图输入法设计组合逻辑控制器的指令译码器和组合逻辑电路模块,并搭配好各自的时序电路,形成完整的模型机控制器;最后把编译好的原理图文件下载到Altera DE2实验板上进行验证。此设计应用了可编程逻辑器件,提高了指令的执行速度,增强了设计的灵活性,且将该控制器与运算器等部件搭建,形成完整的模型机应用于计算机组成原理课程的实验教学中,能很好地提高学生的思维能力和动手能力。

嵌入式Linux根文件系统的构建与分析

Linux系统移植主要包括bootloader的移植、内核移植、根文件系统的移植等3大部分;在基于Linux的嵌入式系统的构建过程中,根文件系统是不可缺少的重要组成部分;重点对利用busybox构建根文件系统的过程进行了详细地讲解,包括busybox的配置过程、根文件系统的构建过程、Web服务器BOA的构建过程、网络视频服务器MJPG-streamer的构建过程、NFS挂载根文件系统的测试过程以及3种文件系统Cramfs、JFFS2及Ramdisk的制作过程,将几种不同的文件系统的性能进行了对比分析;实验表明制作完成的3种文件系统能够正常使用,并且运行稳定。

基于移动终端的视频监控系统的研究

将网络视频服务器mjpg_streamer运用到远程视频监控中,通过手机或平板等移动终端对特定的区域进行实时监控,并结合GPRS技术,短信报警。移动终端可以通过Zig Bee网络登录Web服务器,远程控制设备,采取应急措施。系统信息处理中心采用Cortex-A8内核,分析并处理由信息采集中心、PC机和移动终端发送的信息与指令;信息采集中心采用Cortex-M0内核,实现预警、采集信息和身份验证。实验结果表明,该系统灵敏度高,可靠性强,具有良好的市场前景。

基于AT89C2051单片机的嵌入式晶闸管触发器

介绍了基于AT89C2051单片机的嵌入式晶闸管触发器硬件组成和软件设计思路。提出了一种创新的同步信号的非中断输入方式。该方式有很强的抗干扰作用,适用于各种恶劣现场环境。该控制方案简单、使用元件少、实现容易、应用广泛,有很高的实用和推广价值。

一种新型数字芯片测试仪的设计与实现

针对传统数字芯片测试设备检测芯片固定、PC机软件不可扩展、测试电路复杂等问题,设计了一种新型数字芯片测试仪。仪器设计为上位机和下位机两部分,并着重突出了上位机的作用。对组成上位机的编译模块、数据管理模块、SQLite数据库、测试模块和串口设置模块进行了研究,同时对以PL2303芯片为主的串口通信模块和以STC89C52为控制芯片的下位机电路进行了设计。系统能够准确地检测组合逻辑芯片、定位故障点,并能动态生成测试集、扩展可测组合逻辑芯片。