环形相控阵热疗系统照射下肝区的吸收功率分布

本文用数值方法研究了在环形相控阵热疗系统照射下肝区的吸收功率的分布。以肝区CT图为模型,推算了病例的积沉功率分布图形。结果表明,调节阵列的相位和幅度,该系统可以在肝区得到有效的热疗分布。     

基于FPGA用于热疗的系统设计

FPGA系统用于热疗方面的原理是利用物理能量加热人体全身或局部,使某些组织温度上升到有效治疗温度,并维持一定时间,利用正常组织和肿瘤细胞对温度耐受能力的差异,达到既能使肿瘤细胞凋亡、又不损伤正常组织的治疗目的。实验表明,在42℃区域,温度差1℃就可以引起细胞存活率的成倍变化。因此,热疗中能否准确测温和精确控制温度是取得疗效的关键。文章主要针对热疗系统的温度测控进行研究,设计一种基于FPGA用于热疗系统中的温度控制系统。通过程序控制来实现热疗过程中肿瘤组织温度的动态实时监测与高精度智能控制,以较高的温度控制精度来保证热疗的疗效。     

超声热疗仪计算机温控系统的设计

文章论述了超声热疗仪的多点实时温控系统的研制。该系统可实时采集病灶部位的多点温度,并采用积分分离、积分限幅和微分分离等改进的 Ｐ Ｉ Ｄ 算法控制病灶部位的温度。     

热疗用凹球面状环形换能器的研究

引入负声源，导出了凹球面状环形换能器声场的简洁表示式。通过数值计算，研究了凹球面状环形阵列的阵元几何尺寸、阵元分布和阵元数及激励信号等因素对声场特征的影响，分析了此类阵列的相控聚焦效果。     

热疗中热效应对DNA结构的影响

本文利用AFM研究热疗中的热效应对生物遗传物质（DNA）结构的影响,以肿瘤热疗方法为依据,以高分辨率观察热辐射对DNA损伤程度,找寻不同加热时间,加热温度对DNA结构的影响,为热疗在生物遗传学方面研究提供理论和实验依据。     

血流量对有效热疗温度场分布的影响及其补偿方法

本文以带冷却水的腔内热疗绝缘偶极子微波辐射器为例，分析了血流量对有效热疗温度场分布的影响，并提出了辨识血流量以及补偿其影响的方法，这对于提高热疗临床疗效具有重要意义。     

一款高效微波聚焦热疗系统的设计

为了有效提高微波热疗系统的能量利用效率,改善肿瘤治疗效果,设计一款高效率微波聚焦热疗系统。该系统的辐射器采用36单元环形阵列天线,人体等效模型采用三层匹配介质加载,并利用天线聚焦算法实现辐射器能量在人体模型深部的靶向聚焦。仿真和实验结果表明,相比于单层人体匹配介质层加载的系统,该系统能量利用效率达到之前的3倍,既实现了体外微波能量的有效穿透,又保证了穿透到人体内部的电磁能量靶向聚焦,克服了一般微波热疗系统中由于散射和折射引起的电磁能量损耗问题。     

激光热疗光源控制系统的研制

研制了多波长的激光消融控制系统,该系统可单独或组合输出多种波长激光,在MRI实时影像引导下,将激光经磁兼容光路导入病灶,实现肿瘤消融。本文设计的系统可控制激光功率、脉宽、时间、温度等多种参数,并通过动物实验提出一种行之有效的治疗方案及参数,在激光消融肿瘤及相关领域具备进一步丰富现有医疗方案的潜力。     

用于激光热疗的激光抽运高掺杂光纤光热头研究

利用晶体光纤中高掺杂离子的非辐射跃迁机制,研制成功一种可用于激光热疗的高掺杂光纤光热转换头。在一个809nm半导体激光器抽运下,光热头在空气和蛋清样品中分别产生最高达465℃(抽运功率为1124mW)和98℃(抽运功率为933mW)的温度,已足够用于激光热疗。同时,光热头在温度稳定性、热响应时间、生物相容性、抗热冲击强度和化学稳定性等方面均能满足要求。     

线形宽带超声相控阵换能器的声场分析

讨论了一种计算矩形活塞阵元声场脉冲响应函数的简便算法,通过对不同延时量的矩形活塞阵元声场脉冲响应函数进行叠加,得到线形换能器阵列的脉冲响应函数;再施以宽带脉冲激励函数,得到线形换能器阵列的声场分布。比较了3种不同换能器的脉冲响应及声场分布,该法对工业无损检测领域超声成像用换能器参数优化具有重要意义。     

混频相控阵聚焦特征的研究

混频相控阵作为超声相控阵中的一种新方法，在声场聚焦和偏转都有突出表现。文中对其在聚焦过程中的聚焦特征及相关因素与常规同频相控进行对比分析，得出混频相控阵有利于提高焦区的声能密度，信噪比和轴向分辨率；同时给出了如何优化选择阵列各阵元相应的激发频率。这对改善超声诊断的成像质量和提高聚焦治疗的能量密度等有重要意义。     

相控阵聚焦超声控制系统的设计

低强度聚焦超声治疗技术是当前超声治疗领域的研究热点,应用场景不同对于超声系统的参数和性能要求也具有差异化,相控阵技术的引入为解决聚焦声场精确控制带来了新的思路。现有相控阵聚焦超声控制系统的输出参数相对固定,频率和功率可调范围窄,且支持换能器阵列通道的规模较小。该文设计了一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的256通道的相控阵超声控制系统。实验结果表明,该系统实现频率1~3 MHz 可调,输出电压峰 峰值±100 V连续可调,相位延时精度为5 ns,可驱动不同阵元数的相控阵探头,从而为超声治疗技术的研究提供多元化激励实施方案。     

相控阵超声成像补偿聚焦技术

针对相控阵成像中因为聚焦深度唯一且不能改变而导致成像失真问题,提出改进方法,提高相控阵检测成像质量。在用单个换能器单元轮流发射声波,全孔径单元接收的收发超声方式得到基础数据组的基础上,在数据处理中重构出发射聚焦和接收聚焦。提出在重构过程中运用动态聚焦补偿技术,使各个深度都聚焦。该文给出重构发射和接收聚焦点及动态聚焦补偿的理论基础,补偿点的计算方法,补偿电路的具体实现。从仿真结果可看出成像效果比传统单点聚焦相控阵有显著提高。提出的相控阵动态深度补偿技术改善了成像质量,物理实现电路简单且具有实用价值。     

超声多重深度相控聚焦发射设计与仿真

为解决动态孔径发射检测效率低而动态深度聚焦成像技术不同深度检测分辨率不均匀的问题,结合两种技术的优点,设计了一种多重深度聚焦发射方案。通过对超声相控阵成像空间分辨力与线性阵列结构参数关系的分析,确定了分区对称发射方式。并在标定横向焦宽7 mm,纵向焦深50 mm条件下,得到探测深度最大为110mm。经仿真成像对比,证明了该发射方法可有效改善分辨率不均和动态范围随探测深度降低的问题,且有效提高了超声相控阵检测效率。     

熔覆层厚度对相控阵表面波聚焦特性的影响

超声表面波是检测激光熔覆层质量的重要手段,为提高检测分辨率,采用可达到声束聚焦效果的相控阵表面波对激光熔覆层进行检测。建立了单探头与相控阵表面波传播的有限元模型,基于Fermat原理研究超声波传播路径并分析了阵元延时特性,实现了相控阵表面波的聚焦和偏转,研究了熔覆层厚度对相控阵表面波聚焦特性的影响。结果表明,对于基体材料为铝,熔覆层材料为45#钢时,熔覆层厚度在2.5 mm内,聚焦点的能量随厚度增加而减小,如1 mm厚相对于0.2 mm厚的聚焦点能量减小了58.8%;当厚度大于2 mm时,聚焦点处能量变化不明显,表明超声相控阵表面波对薄的熔覆层具有较好的检测效果。     

Control Schemes for Driving Electro-optic Array Beam Deflectors

The beam deflectors based on electro-optic phased array（EOPA） is mainly described, and then an analysis on existing control schemes for driving the EOPA beam deflectors, based on custom hard-wired electronics or based on software in a microcontroUer, is made. Compared with these, a driving and control system for a multi-channel EOPA beam deflector is presented, in which the control assignment is implemented with a field programmable gate array（FPGA） chip. For different performance requirements, two control schemes, one with the serial scheme and another with the parallel scheme, have been explored and rapidly prototyped in Xilinx FPGA chips. With the control structures for the EOPA beam deflector, scanning rates of 588 kHz and 5 MHz can be respectivelv reached.     

通用化波控测试平台软件设计

在大型相控阵雷达中,由于天线内的发射和接收(TR)组件数目庞大,系统的测试工作十分复杂,采用人工测试方法不可行。在阵面及TR单元测试过程中,结合系统硬件设计,采用网络通信手段,利用自动测试和软件技术设计了一套波束控制系统测试通用平台。     

相控阵雷达分布式温湿度调控系统可靠性设计

雷达长期在复杂的温湿度环境中工作,容易造成其内部的电子元器件失效而影响整个雷达的稳定运行。 针对这种状况,根据某相控阵雷达分布式温湿度调控系统的可靠性设计需求,运用可靠性理论分别对该系统在硬件和软件方面的 可靠性进行设计。其中,硬件可靠性设计主要包括滤波技术、隔离技术、屏蔽技术、接地技术等;软件可靠性主要包括恢复 技术与低功耗模式、时间冗余技术、集成电路通信、RS485 通信、FATFS文件系统等。对系统进行相关试验验证,结果表 明:系统在给定的试验环境中能够正常稳定地运转,其温度和湿度的重复性、迟滞性结果均满足相应的标准,所采集和反馈的数据与试验环境数据相符,能够满足可靠性设计要求。