多通道能谱分析系统的通道复用技术

能谱分析是一种重要的核辐射分析方法,探测器将接收到的核辐射脉冲转化为电信号,经电路整形后送入ADC进行数模转换,然后再经处理器处理得到能谱数据。ADC采样率和采样位数越大,测得的核脉冲信号就越准确,系统的能量分辨率就越高。而高采样率与采样位数往往不可兼得,为了提高能谱分析系统采样率,提出采用通道复用技术让多个16位ADC并行采样以提高采样率。使用NI公司的8通道USB-7845R数据采集卡,将两个采样率为500k/s的ADC复用得到1 M/s的采样率,构建了4通道的能谱分析系统,验证了通道复用技术的可行性和稳定性。实验结果表明,多通道复用技术可以在不改变硬件电路的情况下提高能谱分析系统的采样率,从而提高能量分辨率。

面向病理图像分割的边缘感知网络

提出了一种针对病理切片图像的端到端语义分割方法--边缘感知网络(BPNet),以提高病理图像分割精度。BPNet网络首先在解码器阶段增加边缘感知模块,改善网络对于病理图像边缘的特征信息提取能力。然后,采用自适应通道注意力模块弥补不同层次特征间的语义差距,进一步加强网络的特征聚合能力。在此基础上,设计了一种基于结构和边缘的联合损失函数,以实现最佳的病理图像分割结果。在GlaS和MoNuSeg两个公开病理数据集上的分割实验结果表明,所提方法的Dice系数得分在两个数据集上分别达到92.21%和81.18%,有效提升了病理图像的分割精度。

新型高灵敏分布式光纤入侵监测系统

首次提出了一种基于纤维增强塑料(FRP)传感光缆的新型高灵敏相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)分布式光纤入侵监测系统。该方案中传感系统光源采用价格比较便宜且使用比较广泛的窄线宽DFB激光器,并采用光纤饱和体吸收法来压窄激光器的线宽以增强后向瑞丽散射光的干涉效果;在传感光缆部分使用新型的FRP封装的特殊传感光缆,该光缆拥有比普通通信光缆高得多的应力敏感性;并且应用小波分析方法对得到的传感信号进行降噪处理,有效地提高了系统的信噪比。通过以上改进提高了系统对微扰远程定位检测的准确度和灵敏度。实验结果表明该传感系统在2km和6km处均能获得较高信噪比的扰动信号,能有效地预报和定位微扰的发生,由于该系统成本得到有效的控制,可能是目前国际上性价比最好的Φ-OTDR分布式光纤入侵监测系统,可望在入侵监测中获得广泛的应用。

基于Ф-OTDR和POTDR结合的分布式光纤微扰传感系统

提出了一种ф-OTDR和POTDR相结合的分布式光纤微扰传感系统.该系统将窄线宽DFB激光器作为传感光源同时应用到ф-OTDR和POTDR中,在不增加成本的前提下使两种系统合为一体,可同时检测传输光脉冲的相位和偏振态的变化,并使它们并行运行以提高传感系统对微扰远程定位检测的准确度,从而大幅减小误判率和漏报率.同时采用小波分析的方法来降低传感信号的噪音以进行后续的处理.实验结果表明,传感系统在14km处获得具有较高信噪比的扰动信号,同时系统的空间分辨率也达到了50m.

基于微型光谱仪的微小型快速生化检测仪设计与实验

面向野外环境伤病员重要生命参数快速检测的需求,基于MOEMS技术和嵌入式技术,提出了一种基于连续光谱分析的微小型快速生化检测仪新结构。在研究检测对象和方法的基础上,成功研制出基于连续光谱分析的微小型快速生化检测仪原理样机;对样机的杂散光、吸光度线性度、吸光度重复性、稳定性、温度准确性进行了测试分析,各项指标均达到设计要求;通过临床测试初步实验,可实现钠离子、葡萄糖、血糖等多项重要生命参数的快速检测。

民用小型无人机飞行控制系统硬件设计

针对民用无人机体积小、重量轻、结构简单、可靠性高等要求,给出了一种以STM32F103RE微控制器为核心的小型无人机的硬件系统设计方案,并详细介绍了系统整体方案设计以及主要的功能模块;通过详细的结构框图描述了如何有效的将各功能模块组成一个稳定的系统;在小型固定翼无人机上的飞行测试验证了该设计方案的可行性和可靠性;该系统实现体积小,可以封装到一个小盒子里面,所有接口单独引出,可以挂载到不同的载体上;该系统具有精炼、低成本、可靠性高的特点,适合批量生产使用。

基于磁弹效应的索力传感器原理与实验研究

从逆磁致伸缩原理出发,推导出材料的磁导率与材料所受外力,外磁化强度及材料的温度有关。在此基础上,推出了磁导率与索力的基本关系式。讨论了一种双套筒结构的索力传感器,包含激励线圈,感应线圈。选用脉冲式的恒定电流激励,测量感应线圈上感应电压的变化来反映拉力的情况。并对磁导率的工作点选取方法做了重点讨论,同时也做了温度补偿。最后,利用万能拉力机做了传感器的拉力实验。结果表明,该索力传感器结构简单,测量重复性好,可用于桥梁等大型结构的索力测量。

超长距离光纤布拉格光栅传感系统

提出了基于可调激光器和声光脉冲调制的光纤布拉格光栅(FBG)传感系统,同时利用掺铒光纤放大器(EDFA)和拉曼放大相结合的放大方案大幅度提高了光纤布拉格光栅传感系统的传输距离,达到了300 km的超长距离传感。该系统通过前端的EDFA和末端的拉曼泵浦光源来补偿光纤布拉格光栅反射的光功率。系统在低于275 km长度时获得了大于15 dB的优良信噪比;在300 km处获得了4 dB的信噪比,以及明显的反射信号。系统在100,200,250,300 km处的静态应变实验中,线性度均达到了0.999以上。系统可望在铁道、输油(气)管道、海岸线等的超长距离遥测中得到广泛应用。

面向机器视觉的云母槽精确定位系统

针对机车电机整流子维修加工过程中,当前普遍应用的激光调制定位型云母槽削刻系统存在精度较低且需大量人工干预的问题,提出了一种基于机器视觉的云母槽精确定位方法,来克服电机整流子云母槽边缘难以精确提取的难点。本系统首先自主设计了精度补偿算法并构建了定位误差修正模型,基于此搭建了嵌入式系统平台,实现了对云母槽中心线的全自动快速精确定位;准确计算刻刀与中心线的偏差值;精确控制刀头移动到正确的下刻位置。实验结果表明,该仪器能精准计算云母槽中线位置,通过伺服电机对铣刀进行微调对准,并将刻刀定位误差控制在0.02 mm之内,实现了整个操作流程的自动化和精确化。

一种广角扇束扫描γ射线工业CT实验仪

一种用于大学物理教学的广角扇束扫描γ射线工业CT实验仪已研制完成。通过实验可使学生了解和掌握CT基本理论、CT扫描数据采集过程、图像重建等知识。该仪器系统包括一个活度为7.4×108Bq的137Cs同位素放射源、五通道塑料闪烁体+光电倍增管"探测系统、一台计算机和一套图像重建处理软件。机械运动控制、数据采集软件用Visual C++开发,CT图像重建可使用系统提供的软件也可以由学生使用MATLAB编程。

基于示波法充气测量的移动血压Holter系统

结合现代移动通信技术和电子技术,使用示波法血压充气测量开发了移动血压Holter,能按医生的设置对病人进行动态血压监测,将测量结果存储并即时通过移动通信网络传送给监护中心,供医生分析和诊断.实现了对病人的动态血压监测,适用于在医院外的远程实时血压监测.

火工品压药系统缓冲器有限元分析与应用

针对火工品压药过程中存在的非线性和蠕变特性,提出用一种特殊的结构简单的线性缓冲器改善过程特性。为了分析缓冲器的各项性能,建立了有限元应力分析模型,通过有限元软件平台对不同几何特征的模型的静载强度和屈服极限进行了数值分析。根据分析结果得出缓冲器几何特征与弹簧刚度之间的关系,并进行部分对比试验研究,证明了本文方法的有效性。根据分析试验结果设计制造了缓冲器,应用于火工品自动压药系统中。应用结果表明,该方法能有效提高火工品压药精度。

基于时分复用和窄波长扫描激光的长距离光纤布喇格光栅传感系统

提出了一种通过提高长距离光纤布喇格光栅传感系统容量,从而实现多传感点参量测量的新方法.采用时分复用、窄波长范围扫描激光方式,将多个中心波长相近的低反射率光纤布喇格光栅放置于系统的不同位置,构成准分布式光纤传感系统,实现了多个传感点参量的同时测量.同时提出了采用掺铒光纤和喇曼混合放大方法来延长传感距离.在系统的中间加入一个喇曼泵浦进行喇曼放大以此补偿光纤布喇格光栅反射的信号,系统末端的掺铒光纤利用前面喇曼泵浦剩余的泵浦功率产生自发辐射光并放大传感信号,使得整个系统的传感距离延长.实验证实:将三只中心波长均在1580nm附近,反射率均小于4%的光纤布喇格光栅,分别放置在系统的不同位置,在200km处获得了15dB的信噪比,反射信号明显;并且在200km处的静态应变和温度实验中,线性度均达到了0.999以上.

改进分水岭算法的彩色图像分割技术

针对传统的分水岭变换可能产生严重的过渡分割,提出的分水岭变换算法在梯度图中去除了无相关点,用梯度临界值控制分割函数式。实验结果显示该算法对具有不同特征的图像均可有效地改进分割的精确性。

基于图像处理技术的观赏菊品种识别方法研究

利用数字图像处理技术识别观赏菊品种的方法。首先设计一套观赏菊图像采集系统,可以克服因环境光线不稳定给图像质量带来的影响,并为菊花图像提供简单的图像背景。然后针对观赏菊的特点,分别从颜色、形状和纹理三个方面来描述菊花特征,融合特征并建立特征模型。最后采用KNN算法对未知观赏菊品种进行分类识别。本文对20个观赏菊品种(每个品种130幅图像)进行试验,其中每个品种训练样本100幅,测试样本30幅。实验结果表明,20个品种的平均正确识别率可达到92.17%,验证利用图像处理技术识别观赏菊品种的可行性。

241Am的幅度谱系统与宽度谱系统的对比研究

本文以^241Am作为放射源,采用确锌镉(CdZnTe)探测器,设计出了多道幅度谱系统与多道宽度谱系统。文中详细叙述多道幅度谱系统搭建方法,并与宽度谱系统做对比,论证不含ADC的宽度谱系统无论是在硬件电路复杂度还是成本花费方面都具有明显的优势。对比两个系统测量得到的主峰能谱数据,在最高计数所对应道址和主峰的所占道址范围方面,宽度谱系统均表现优异,不仅能实现幅度谱系统的功能,甚至在系统精度和稳定性方面超过幅度谱系统。这对大阵列探测中系统的搭建具有一定的指导意义。

基于多尺度注意力融合网络的胃癌病理图像分割方法

近年来,随着深度学习技术的发展,基于编解码的图像分割方法在病理图像自动化分析上的研究与应用也逐渐广泛,但由于胃癌病灶复杂多变、尺度变化大,加上数字化染色图像时易导致的边界模糊,目前仅从单一尺度设计的分割算法往往无法获得更精准的病灶边界。为优化胃癌病灶图像分割准确度,基于编解码网络结构,提出一种基于多尺度注意力融合网络的胃癌病灶图像分割算法。编码结构以EfficientNet作为特征提取器,在解码器中通过对多路径不同层级的特征进行提取和融合,实现了网络的深监督,在输出时采用空间和通道注意力对多尺度的特征图进行注意力筛选,同时在训练过程中应用综合损失函数来优化模型。实验结果表明,该方法在SEED数据集上Dice系数得分达到0.806 9,相比FCN和UNet系列网络一定程度上实现了更精细化的胃癌病灶分割。

面向高光谱医学图像分类的空-谱自注意力Transformer

高光谱成像技术的飞速发展给非侵入式医学成像带来新的契机,但高光谱医学图像具有高维度、高冗余以及“图谱合一”的特点,亟需针对上述特点设计智能诊断算法。近年来,Transformer已经在高光谱医学图像处理领域得到广泛应用。然而,不同仪器设备、不同采集操作所获得的高光谱医学图像差异较大,这给现有Transformer诊断模型的实际应用带来了巨大挑战。针对上述问题,本文提出了一种空-谱自注意力Transformer(S3AT),自适应挖掘像素与像素间、波段与波段间的内蕴联系,并在分类阶段融合多个视野下的预测结果。首先,在Transformer编码器中,设计一种空-谱自注意力机制,获取不同视野下高光谱图像上的关键空间信息和重要波段,并将不同视野下所获得的空-谱自注意力进行融合。其次,在模型分类阶段,将不同视野下的预测结果根据可学习权重进行加权融合,对图像进行综合预测。在In-vivo Human Brain和BloodCell HSI两个数据集上,本文算法总体分类精度分别达到82.25%和91.74%。实验结果表明,所提出的算法有效改善高光谱医学图像分类性能。

基于改进SIFCM和区域生长的三维CT图像缺陷体积测量

针对工件三维CT图像中孔洞和空腔缺陷体积测量问题,本文提出了一种基于改进型空间直觉模糊C均值聚类(NL-SIFCM)和三维区域生长的内部缺陷体积自动测量算法。首先对采集得到三维CT图像进行预处理;随后使用NL-SIFCM在三维CT图像上分割得到二值化缺陷图像组,同时针对三维CT图像切片间具有空间相似性改进得到快速算法;最后对二值化图像组进行三维区域生长得到缺陷体素数和空间结构,并将缺陷空间结构显示于三维可视化软件中辅助检测人员分析缺陷。实验结果表明,对用于模拟缺陷的标准球体积测量值相对误差在1.0%以内,具有较高测量精度;并通过实际工件检测验证了该算法适用性可有效满足CT检测需求。

基于二维变分模态分解和自适应中值滤波的图像去噪方法

图像在采集、获取和传输过程中往往夹杂着噪声,针对几种常用方法去噪效果不理想,提出了一种新的图像去噪方法。此方法通过二维变分模态分解将图像分解为一系列不同中心频率的子模态,保留其低频模态,并对其进行自适应中值滤波处理,从而得到其去噪后的图像。实验结果表明,与其他几种常用的去噪方法相比,该方法在滤除噪声的同时,能较好地保留图像的边缘细节,图像也获得了较好的视觉效果,此外客观评价参数也得到明显的改善,随着噪声强度加大去噪效果愈明显。