基于浓厚分散系 HANAI 理论的血液温度生物 电阻抗特性量化表征研究

温度是人体的重要机能,血液温度变化监测对人体健康评估尤为重要。本文提出拓展的浓厚分散系HANAI理论,结合生物电阻抗谱,量化表征温度对血液生物电阻抗特性的影响规律,为监测血液温度及相关血液疾病的演变过程提供基础。试验结果表明,随着温度T不断上升,血液的生物电阻抗参数Z~*持续下降;奈奎斯特峰值电阻参数R_c和峰值电抗参数X_c与温度T有良好的线性关系,可描述为R_c=-0.3T+24.14和X_c=0.08T-5.78。将传统HANAI方程进行拓展,并进行多物理场数值模拟,其数值分析、模拟结果与试验结果较好吻合,揭示了血浆电导率σ_p和细胞质电导率σ_c是温度对血液生物电阻抗特性的主要影响因素。本文展示了一种潜在的血液温度监测方法,在临床医学领域或有一定的科研与应用价值。     

基于LEACH协议的安全节能路由算法研究

针对现有及经典自适应分簇路由协议LEACH存在网络生存周期短和节点可靠性低的问题,提出一种安全的低能耗分簇路由协议S-LEACH。采用多角度信任模型,即从节点数据、通信带宽和剩余能量3个方面对待检测网络内各节点进行信任度评估,建立信任值集合并对照节点信任度阈值进行簇头安全选举,用萤火虫算法模拟实现成员节点聚簇,以单跳或多跳方式与基站节点通信的方法降低由于通信距离较远而带来的额外能耗。实验结果表明,与LEACH协议相比,S-LEACH协议可延长4倍以上的网络生存周期,且与以数据信任度为评测标准的BTSR协议相比,S-LEACH协议可将网络内非信任节点检测率提高2.3%。     

电力远程监测系统中的CAN总线通信技术研究

介绍一种基于CAN总线的电力远程监测系统，阐述了监测系统集中器的CAN总线接口电路设计及CAN总线分布式测控网络系统的组建方法，详细论述了利用CAN控制器SJA1000增强模式的双滤波器实现主、从集中器之间的点名通信和广播通信的原理。实际运行表明：CAN总线技术可以实现电力远程监测系统主、从集中器之间的可靠、实时通信。     

一种正弦扫频式恒流源设计

高纯度、高输出阻抗的正弦恒流源信号是生物电阻抗测量设备的关键部件.本文设计了一种具有1 MHz带宽的正弦扫频式恒流源,其中正弦波形发生器基于DDS芯片AD9833,采用了新型LPF芯片LTC1560-1进行低通滤波;电压电流源转换器在Howland电流泵的基础上改进,使其具备更高的输出电压柔量.时钟源和LPF采用了电源控制技术,可在系统闲置时关闭电源.该恒流源在便携式生物阻抗频谱测量仪的实际应用表明新型恒流源具有更好的频谱纯度和幅值稳定度,更高的输出阻抗和电压柔量,更低的功耗.     

全局阈值自适应的高亮金属表面缺陷识别新方法

高反射类零部件在其生产及后期处理过程中,可能会产生划痕、擦伤等表面缺陷,严重影响产品的使用性能和寿命。该类零件表面具有镜面反光特性,易导致检测过程中缺陷目标的漏检、错检。针对这类问题,基于数字图像处理技术,提出一种具备全局阈值自适应调整的高亮表面缺陷识别新方法。首先,构造利用空域和值域信息的滤波方式对原始图像进行处理,保护目标边缘信息;其次,以高斯函数的一阶导数构建Canny最优边缘检测器,结合全局阈值最大类间方差法和形态学图像分割法,完成图像分割以及相应阈值的自适应调整,实现对缺陷目标的识别。实验结果验证了算法的有效性及可靠性,能够在排除高光影响的基础上有效地识别缺陷目标,对高亮金属表面缺陷识别具有重要意义。     

基于复阻抗咽造影的吞咽事件检测与智能识别方法

吞咽障碍早期筛查是降低吞咽障碍发病率的重要手段,而对吞咽事件(SE)的准确识别是吞咽障碍筛查和治疗过程中的关键环节。阻抗咽造影(IPG)是一种新型非侵入式吞咽事件检测方法,但现有的IPG技术仅检测阻抗幅值而忽略了同样重要的相位信息。为了实现对吞咽事件的全面检测及智能识别,该文提出一种基于整周期数字锁相放大原理的复阻抗咽造影(CIPG)检测方法,设计了基于FPGA的CIPG检测系统以连续描记吞咽过程的复阻抗(阻抗幅值和相位)信息,并设计了基于连续小波变换(CWT)和GoogLeNet相结合的吞咽事件智能识别算法。设计了包含喝水、干咽、吃面包、吃酸奶、咳嗽等5种吞咽事件的识别实验,实验结果表明,仅利用阻抗幅值信息时的吞咽事件识别准确率为86.1%,而同时利用阻抗幅值和相位信息时的识别准确率为95.7%,后者的识别准确率高于其它算法。该研究证实了CIPG技术和吞咽事件智能识别算法的有效性与优越性,为下一步开发基于CIPG的吞咽障碍早期筛查方法奠定了理论和技术基础。     

谐振式电能传输两种线圈结构传输特性比较研究

针对谐振式无线电能传输,从电路理论对比分析了两线圈结构与四线圈结构的传输特性,得到了四线圈结构提高了发射电路及接收电路的品质因数,因而在较远传输距离时其传输效率具有明显优势这一关键性结论.基于实用化角度搭建了基于印制电路线圈的实验系统,对两种线圈结构的电能传输效率进行了实际验证,结果证明了结论的有效性.该研究揭示了两种线圈结构的电能传输特点,为谐振式无线电能传输系统的设计和应用提供参考和借鉴.     

一种多频率同步信号激励电流源设计

生物电阻抗频谱(BIS)多频率同步快速测量系统中的激励电流源必须满足频谱宽、谱能量均衡、相位同步、输出阻抗高等特殊要求.基于Walsh函数设计了一种周期、二值的九频率同步信号f(9,t),它在1、2、4、8、16、32、64、128和256次等9个主谐波上相位同步,能量分布均衡,功率总和占到了平均总功率的65.52％.介绍了f(9,t)的FPGA实现方法和电压控制电流源(VCCS)驱动电路设计.负载实验表明,VCCS的负载电压理论仿真波形与实测波形高度一致,且具有较高的输出阻抗.确立了一种比较理想的多频率同步激励电流源,为BIS的多频率同步快速测量奠定基础.