基于空间脉冲响应的超声换能器声场研究

以空间脉冲响应为理论基础,建立了换能器空间声压模型,通过求任意时刻相交弧长对应圆心角的方法,计算了圆形和矩形换能器的脉冲响应函数,并仿真了其声轴线平面、横截面和声轴线的声压分布,通过与理论声压对比,仿真结果可以准确地反映换能器在空间辐射的声场。该方法对优化换能器设计参数和无损检测工艺、提高超声检测分辨率和可靠性有重要意义,也适用于其他形状换能器声场的计算。

基于矩形换能器空间脉冲响应的相控阵声场研究

针对矩形换能器空间脉冲响应利用分割阵元叠加和近似方法求解,提出一种精确求解的新方法。根据矩形换能器的对称性将观察点转换到第四象限进行求解,该方法不需要远场或近轴近似,只需要坐标变换就可以得到任意长宽比的矩形换能器在不同空间点处的脉冲响应函数。通过控制各阵元的延时实现相控阵声束的偏转和聚焦,分析一维相控阵的聚焦法则,得到各阵元的延时时间;对各矩形阵元加延时控制后的空间脉冲响应叠加求和,得到相控阵聚焦时的空间脉冲响应,进而求得各空间点的声压。计算相控阵换能器在不同聚焦角度时的空间声压分布,讨论不同阵元间距对分辨力的影响。结果表明该方法可以快速准确地计算较大偏转范围内的相控阵声场。

矩形超声换能器空间脉冲响应计算方法研究

空间脉冲响应模型是一种可以高速、精确地计算平面型超声换能器瞬态声场的方法,该方法不需要对平面型探头的表面进行离散化或近轴近似处理。首先将空间点投影到换能器平面内,将构建空间脉冲响应函数转化为计算以该投影点为圆心,与换能器相交的圆弧段的圆心角。由于矩形换能器包括4个顶点和4条边线,其几何形状与圆形换能器相比较为特殊,所以当投影点位于平面内的不同位置时,其计算方法也不相同。首先将探头所在平面进行分区,当投影点位于同一分区中时,其空间脉冲响应函数的计算方法相同;然后给出了当投影点位于各个分区中时的空间脉冲响应函数的计算过程,分析了矩形换能器尺寸的变化对分区的影响;最后,对一维超声相控阵探头的瞬态辐射声场进行了计算实验,并采用动态光弹方法对瞬态声场进行观测实验。实验结果表明,不同的换能器尺寸对计算过程及结果有显著影响,本文计算方法可以有效地实现矩形超声波探头在均匀单一介质中的瞬态声场仿真计算,有利于对平面矩形类超声换能器进行优化设计。

基于深度学习的空间脉冲位置调制多分类检测器

为有效避免最大似然(ML)检测复杂的计算过程,根据空间脉冲位置调制(SPPM)信号的特点,将深度神经网络(DNN)与分步检测相结合,提出了一种基于深度学习的SPPM多分类检测器。在该检测器中,利用DNN建立接收信号与PPM符号间的非线性关系,并以此为准则完成在线接收PPM符号的检测,从而有效避免了对PPM符号的穷搜索检测过程。结果表明,采用本文检测器后,SPPM系统在大幅降低检测复杂度的前提下,取得了近似最优的误比特性能,同时还克服了K均值聚类(KMC)分步分类检测所出现的错误平台效应。当PPM阶数为64时,本文方法较ML检测和线性均衡DNN检测器的计算复杂度分别降低了约95.45%、33.54%。

空间脉冲管制冷机的热力学第二定律分析

利用数值模拟的方法对空间用微型脉冲管制冷机进行了热力学第二定律分析。计算结果表明 :脉冲管制冷机中蓄冷器是产生不可逆损失最大的部件。小孔型到双向进气型脉冲管制冷机性能改善的原因在于 :通过蓄冷器中的气体量减少 ,压缩机连管、蓄冷器和冷端换热器中的不可逆损失减小 ,直接降低了压缩机的功耗 ;同时 ,蓄冷器中气体和固体之间的换热改善 ,减少了因蓄冷器中不完全换热而带来的制冷量损失 ,因而使得制冷量增加。计算结果表明 ,微型脉冲管制冷机从小孔型变化至双向进气型时 ,卡诺效率从1 4%提高到了 1 6 9%。

空间脉冲响应和有限元混合的超声回波建模方法

针对数值仿真计算效率低的问题,提出了空间脉冲响应法和有限元法相混合的建模方法,只对缺陷周围的局部区域进行网格划分,用有限元计算超声波与缺陷的相互作用,用空间脉冲响应法计算超声波的向前传播和向后反射,该方法既可以模拟超声波与复杂缺陷的相互作用,保证了计算精度,又极大提高了计算效率。分别利用混合方法和数值方法建立了平底孔回波模型,得到了平底孔的反射回波,两者波形吻合较好,验证了模型的有效性。平底孔混合模型仿真用时是数值模型的5.9%,计算效率提升明显。建立了惰轮轴轴肩根部不同深度裂纹的混合模型,得到了反射回波,轴肩回波和裂纹回波混叠在一起难以从时域上区分,但随着裂纹深度的增加回波幅值也随之增大,可根据回波幅值的变化情况对根部裂纹的深度进行定量评价。

封闭空间脉冲响应场的计算机模拟方法综述

对封闭空间脉冲响应声场计算机模拟的几种方法———经典声线法、虚源法以及混合法做了概括介绍 ,同时 ,总结了每种模拟方法各自的特点 ,简单描述了这些方法实际应用的一些技术方法 ,最后 ,展望了用计算机模拟空间声场的发展方向。

一种聚焦极控制的Ku波段大功率空间脉冲行波管

随着卫星技术的发展,脉冲行波管在星载雷达上开始大量应用。描述了一种星载应用的采用聚焦极控制的大功率Ku波段500W空间脉冲行波管,详细给出了相关设计结果和全性能测试数据等。

垂直链路下的空间脉冲位置调制系统信道编码研究

针对垂直链路下空间脉冲位置调制(SPPM)误码性能较差的问题,采用级联信道编码改善系统误码性能,对比分析了低密度奇偶校验(LDPC)码和极化(Polar)码在不同码长、不同码率下的误码性能。仿真结果表明:在码率为0.5、误比特率为10-4时,Polar码具有优于LDPC码2 dB左右的性能;在码率为0.8时,二者的误码性能几乎相同,且在码率增大时,性能差距逐渐缩小;在SPPM系统中级联信道编码能够有效改善系统误码性能。

基于正交空时分组码的空间脉冲位置调制

针对在湍流信道下空间脉冲位置调制(SPPM)系统误码性能较差的问题,文章将空时分组码与空间调制技术结合,提出了基于比特补码正交空时分组码的空间脉冲位置调制(BCOSTBC-SPPM),利用空时编码增加信息冗余度以改善系统误码性能。同时基于最大似然(ML)检测推导了系统的理论误比特率上界,并通过蒙特卡洛仿真对理论上界进行了验证。仿真结果表明,BCOSTBC-SPPM的误码性能相比SPPM有较大提升。在弱湍流信道下,当系统误比特率为10-4时,(4,2,4)-BCOSTBC-SPPM相比(4,1,4)-SPPM信噪比改善约10 dB。该方式相较于传统正交空时编码方案在频谱效率方面有一定提升,实现了系统有效性和可靠性的合理权衡。

基于多反转脉冲空间标记技术的非对比剂增强磁共振血管成像序列在评估移植肾血管解剖方面的研究

目的:评估基于多反转脉冲空间标记技术(SLEEK)的非对比剂增强磁共振血管成像序列在显示移植肾血管解剖方面的价值,并和彩色多普勒超声(CDUS)及手术记录结果进行对照。方法:对75名肾移植术后需要排除血管并发症的患者进行CDUS及SLEEK扫描,所有患者均签署知情同意书。由两名放射科专家对SLEEK显示移植肾血管解剖结构进行评估,并将SLEEK结果与CDUS及手术记录进行对照。结果:75名肾移植患者均成功进行了SLEEK扫描及CDUS扫描。3名患者移植了2个肾脏,总共有78个移植肾进行了图像评估,所有患者的图像质量都是可以接受的。图像质量评分为优秀的占85%(66/78),良好的占10%(8/78),一般的占5%(4/78)。在检查移植肾血管吻合方式方面,SLEEK检查结果与手术记录完全吻合,发现72个肾脏被移植在右侧髂窝,6个肾脏被移植在左侧髂窝。移植肾动脉与髂外动脉端侧吻合的有43个,移植肾动脉与髂内动脉端端吻合的有35个,所有78个移植肾静脉均与髂外静脉端侧吻合,结果与CDUS间差异无统计学意义(P>0.05)。手术记录显示78个移植肾中有9个有副肾动脉,SLEEK发现了其中的8例,超声只发现了2例,SLEEK在检出副肾动脉方面明显优于CDUS(P<0.05)。结论:基于SLEEK的非对比剂增强磁共振血管成像被证明是显示移植肾血管解剖的一种可靠方法。SLEEK可以作为评估移植肾血管的方法,尤其适用于肾功能不良的患者。

X波段脉冲空间行波管输出结构可靠性研究

X波段脉冲空间行波管主要用于轻型SAR等雷达系统,要求行波管具有高功率、高效率、高可靠的性能。输出结构是行波管的重要部件,其可靠性不仅影响行波管的输出功率等性能,还影响行波管的稳定性与可靠性。该文针对X脉冲空间行波管输出结构进行可靠性研究,通过电、磁、热多物理场耦合的方式对它进行热、力结构可靠性分析,按分析结果对输出结构薄弱环节进行改进,耐冲击能力增强,并经过1000 h以上的整管老练及空间环境试验验证,输出结构具有较高的可靠性,满足空间环境试验及使用要求。

空间矢量脉冲调制(SVPWM)扇区过渡的分析研究

变频器在利用SVPWM调制方式时 ,应用已有的一种计算方式在扇区过渡时会出现缺陷。该文分析了产生这些缺陷的原因 。

基于三维空间矢量脉冲宽度调制的三相四线制有源电力滤波器

建立了三相四线制三桥臂有源滤波器的主电路拓扑和数学模型,提出了一种新型三维空间矢量脉冲宽度调制的控制算法,结合直流侧电压控制模型对其进行闭环控制。经试验验证,获得了良好的补偿效果。

基于空间矢量脉冲宽度调制的异步电机直接转矩控制系统

基于直接转矩控制算法的基础上,分析了三相异步电机的数学模型,介绍了直接转矩控制算法各部分的原理,得出利用滞环比较器正确选择电压空间矢量的方法。通过对传统直接转矩控制方法中转矩脉动问题的分析,研究了有效减小转矩脉动的方法。选用基于空间电压矢量脉冲宽度调制的直接转矩控制算法(TDC-SVPWM)减小转矩脉动,并介绍了该算法的原理。通过Matlab中的Simulink模块,分别搭建传统直接转矩控制(TDC)系统和基于电压空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)的直接转矩控制系统的仿真模型,对比两者的仿真结果,进一步验证了改进后的直接转矩控制系统对改善电磁转矩脉动的有效性。

时间-空间标记反转脉冲技术在慢性肾脏病分期中的初步研究

目的探讨时间-空间标记反转脉冲（Time-SLIP）技术在慢性肾脏病（CKD）分期中的评估价值。方法选择临床确诊的31例CKD患者[CKD1期（5例）,CKD2期（6例）,CKD3期（8例）,CKD4期（6例）和CKD5期（6例）]及13例健康志愿者（正常对照组）,均接受常规MRI检查和冠状位Time-SLIP肾动脉扫描,扫描后将原始数据进行最大密度投影（MIP）,由2位经验丰富的MRI医师对各组肾动脉分支的显示情况进行评价和统计学分析,并与CKD分期进行相关性研究。结果 CKD组与正常对照组比较：CKD1期与正常对照组之间肾动脉分支显示无统计学差异（P〉0.05）,CKD2~5期与正常对照组之间肾动脉分支显示存在统计学差异（P〈0.05）。CKD各组间比较：CKD1期与CKD2期肾动脉分支显示无统计学差异（P〉0.05）,其余各组间肾动脉分支显示均存在统计学差异（P〈0.05）,肾动脉分支显示与CKD分期呈中高度相关（P〈0.01）,肾动脉分支评分与血肌酐（SCr）呈显著负相关（P〈0.01）,与肾小球滤过率（GFR）呈显著正相关（P〈0.01）。结论利用Time-SLIP技术进行肾动脉成像对CKD分期具有一定的价值,可作为临床评价肾功能的一种无创检查手段。

脉冲空间行波管的研制

脉冲空间行波管主要用于环境卫星、微波遥感卫星、海洋卫星等军民用卫星系统,本文主要介绍了中国科学院电子学研究所脉冲空间行波管的研制进展,包括栅控电子枪、双渐变慢波系统、高匹配性能输能结构、多级降压收集极的设计方案、样管测试结果及环境试验情况等。

真实稳态自由进动序列结合时间空间标记反转脉冲技术在肝脏无对比剂磁共振血管造影中的应用

目的探讨真实稳态自由进动序列(true steady-state free-precession,true SSFP)结合时间空间标记反转脉冲(time spatial labeling inversion pulse,T-SLIP)技术在肝动脉、门脉及静脉系统选择性成像中的应用,以提高对肝脏无对比剂磁共振血管造影(non-contrast-enhanced magnetic resonance angiography,NCE-MRA)的认识。方法简述本院无对比剂磁共振肝脏血管造影扫描方案,回顾性分析2010年10月至2011年5月4例临床病例。结果 4例患者均成功扫描,肝动脉均未发现变异,门脉系统受侵犯2例,门脉系统增宽1例;肝静脉受累1例,伴副肝静脉开放。结论 trueSSFP序列结合T-SLIP技术能够有效应用于选择性肝脏无对比剂MR血管造影,具有广阔的临床应用价值。

部分空间和部分光谱相干高斯-谢尔模型脉冲光束在自由空间中的光谱和时间特性

对部分空间和部分光谱相干2维高斯-谢尔模型脉冲光束在自由空间传输的光谱和时间特性做了详细的数值研究。结果表明,部分空间和部分光谱相干高斯-谢尔模型脉冲光束在自由空间传输中发生了光谱移动,光谱移动与场点位置、空间相关长度和时间相干长度有关。在轴上,光谱出现蓝移,相对光谱移动随传输距离的增加而增大,随空间相关长度和时间相干长度的增加而减小,并逐渐趋于一定值。在轴外,光谱出现蓝移和红移,并与空间相关长度和时间相干长度有关。脉冲时间波形不变,对所得主要结果做了物理解释。

时间-空间标记反转脉冲非对比增强血管成像技术对肾动脉的诊断价值

目的探讨使用时间-空间标记反转脉冲(time-spatial labeling inversion p u l s e,Ti m e-S L I P)非对比增强血管成像技术评价肾动脉的价值。材料与方法使用1.5 T MR扫描仪对36例临床怀疑肾动脉狭窄的患者行Time-SLIP磁共振血管造影术(magnetic resonance angiography,MRA)检查。以320排CT血管造影(computed tomography angiography,CTA)和数字减影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)为参考标准,评价Time-SLIP肾动脉MRA的图像质量和诊断肾动脉狭窄的能力。结果共71支肾动脉纳入研究,图像质量优秀的有51支(72%),良好的有17支(24%),差的有3支(4%)。Time-SLIP MRA诊断肾动脉狭窄的敏感度、特异度分别为100%、98.2%,诊断明显狭窄(狭窄程度>50%)的敏感度、特异度分别为90%、98.4%。Time-SLIP MRA定量评估肾动脉狭窄程度与CTA和DSA呈高度相关(r=0.959,P<0.01),但Time-SLIP MRA轻度高估肾动脉的狭窄程度[平均偏倚为(3.31±10.04)%]。结论 Time-SLIP非对比增强血管成像技术能够准确评价肾动脉。