Multi-element ultrasound phased array applicator for the ablation of deep-seated tissue

High-intensity focused ultrasound (HIFU) has attracted increasing interests as a promising noninvasive modality for the treatment of deep tumors in the thoracic and abdominal cavity. A 90-element HIFU spherical phased array applicator operated at 1MHz has been developed for deep tissue ablation. The spherical array with a 5 cm wide central hole has a 21 cm diameter and an 18 cm radius of curvature. Annular element distribution with unequal element spacing is used to reduce the number of elements. The array is constructed with piezoelectric lead zirconate titanate (PZT-8) circular elements that are 1.4 cm in diameter and have a wall with thickness of 0.2 cm. The array offers an effective ablating depth of at least 8 cm in the tissue for both simulations and ex vivo experiments. The simulations demonstrate that the developed array can steer the focus with good quality of intensity distributions up to 6mm off center over ranges from 17 to 21 cm when the water depth is set at 11 cm. We also present the beam focusing capability in deep tissue through a series of ex vivo experiments by measuring discoloration areas after sonications. These results indicate that the developed array is ideal for the ablation of deep-seated tissue.     

分界面上基于矢量水听器阵列空间谱DOA估计

矢量水听器通常由三个空间轴向垂直的振速水听器和一个声压水听器构成，可同时测量声信号的振速和声压．为了了解复杂分界面上矢量水听器阵列的定向性能，根据分界面上平面波的反射模型，提出了改进的Bartlett和Capon空间谱，建立了统一框架，并且在绝对硬边界典型界面下，分析了基于矢量水听器阵列的定向性能．给出了具体算例．     

自研发微晶蜡类温拌改性剂微观性能试验研究

借助微观试验对以费托蜡为主要原料的自主研发微晶蜡类温拌沥青改性剂性能进行评价,通过气相色谱、差热分析、红外光谱等微观试验表明,自研发温拌改性剂分子结构、化学组成和纯度较好;温拌改性沥青的基本性能试验与SHRP性能试验表明,相较于基质沥青,温拌沥青高温粘度降低,软化点显著提高,并使基质沥青提高了一个高温PG等级,说明自主研发的温拌改性剂具有较好的降粘与提高高温性能的功能。     

工程陶瓷临界抗热震温差评价模型

针对当前工程陶瓷抗热震理论无法定量分析材料热震性能的不足,在传统热震理论和已有研究的基础上,提出了一种新型研究工程陶瓷抗热震性能的理论模型.该模型可通过材料的力学、热学参数计算其临界抗热震温差,并首次讨论了断裂韧性对材料热震性能的影响.借助该模型不仅可定性判断材料热震性能的优劣,而且可半定量地评价其临界抗热震温差的大小.对几种具有不同特征（致密、多孔）、不同结构（块体、层状）的陶瓷系列进行热震评估实验,结果证明,计算值与实验值较为吻合,平均误差率约为5%.      

有限快拍下的小尺度矢量阵DOA算法

针对小尺度矢量水听器阵条件下ESPRIT算法目标方位估计精度低、多目标分辨能力弱的缺点,提出了一种基于酉变换的DOA改进算法.该方法无需计算观测数据的协方差矩阵,利用阵列的观测数据及共轭信息构造一中心Hermitian对称矩阵,根据酉变换原理将其转化为实数矩阵并用实值ESPRIT方法估计目标方位.由于利用了观测数据的共轭信息,相当于虚拟增加了阵元个数,改进算法有更高的DOA估计精度和多目标分辨能力,在快拍数与阵元数相当时改进算法比协方差方法有更小的计算复杂度.仿真分析结果证明了算法的有效性.     

Reproducing Kernel Particle Method for Non-Linear Fracture Analysis

To study the non-linear fracture, a non-linear constitutive model for piezoelectric ceramics was proposed, in which the polarization switching and saturation were taken into account. Based on the model, the non-linear fracture analysis was implemented using reproducing kernel particle method （RKPM）. Using local J-integral as a fracture criterion, a relation curve of fracture loads against electric fields was obtained. Qualitatively, the curve is in agreement with the experimental observations reported in literature. The reproducing equation, the shape function of RKPM, and the transformation method to impose essential boundary conditions for meshless methods were also introduced. The computation was implemented using object-oriented programming method.     

基于矢量传感器阵列的二维波达方向估计研究

矢量水听器由声压传感器和质点振速传感器复合而成,可以空间共点、同步测量声压和质点振速的各正交分量.相对于声压水听器阵来说,矢量阵获取声场中更多的信息,利用矢量阵所获得的速度场的信息可去除目标方位估计中的模糊.多重信号分类(MUSIC)算法是通过对数据协方差矩阵进行本征分解获得信号空间谱估计的方法.文中采用矢量水听器均匀线阵研究了利用MUSIC算法对声源进行二维角度估计,通过对声压水听器和矢量水听器阵MUSIC算法的仿真对比得出结论:声矢量阵比声压阵具有更好的波达方向估计性能.另外,文中还采用空间平滑技术对相关信号源进行解相关从而得到良好的二维波达方向估计性能.     

单矢量水听器改进MUSIC算法的噪声抑制性能研究

针对MUSIC算法在相干噪声背景下估计目标方位性能下降的问题,利用酉变换的空时相关矩阵（unitary spatio-temporal correlation matrice—USTCM）,替代MUSIC算法中的数据协方差矩阵,设计了单矢量水听器的USTC-MUSIC算法,通过仿真验证了新方法不论噪声是不相干或相干,其噪声抑制能力和目标分辨能力均优于原方法.     

压电陶瓷非线性断裂的有限元分析

提出了一个简单的包含有极化反转及电饱和影响的压电材料的本构模型。在此基础上实施了非线性有限元分析,并以局部Ｊ积分作为断裂准则,导出了作用电场与断裂载荷的关系曲线,其趋势与Ｐａｒｋ和Ｓｕｎ的实验观察现象相一致。     

一种新的二元水听器组左右舷分辨方法

为解决拖曳线列阵声呐的左右舷模糊问题,提出了一种新的二元水听器组左右舷分辨方法.该方法以移相处理为基础,将单个二元水听器看作一个小基阵.移相处理的目的是使从镜像源方向来的信号经处理后最小,进而使单个二元水听器具有心形指向性,从而保证二元水听器组能够分辨目标所处的左右舷.经过理论分析和湖试数据验证,证明了这种方法能有效解决大横截尺寸二元水听器组和小横截尺寸二元水听器组的左右舷模糊问题,适用范围广,算法简单,计算量小.     

Resonance Characteristics of Piezoelectric Resonator Based on Digital Driving Circuit of Field-Programmable Gate Array

Piezoelectric resonators are widely used in frequency reference devices, mass sensors, resonant sensors(such as gyros and accelerometers), etc. Piezoelectric resonators usually work in a special resonant mode. Obtaining working resonant mode with high quality is key to improve the performance of piezoelectric resonators. In this paper, the resonance characteristics of a rectangular lead zirconium titanate(PZT) piezoelectric resonator are studied. On the basis of the field-programmable gate array(FPGA) embedded system, direct digital synthesizer(DDS) and automatic gain controller(AGC) are used to generate the driving signals with precisely adjustable frequency and amplitude. The driving signals are used to excite the piezoelectric resonator to the working vibration mode. The influence of the connection of driving electrodes and voltage amplitude on the vibration of the resonator is studied. The quality factor and vibration linearity of the resonator are studied with various driving methods mentioned in this paper. The resonator reaches resonant mode at 330 kHz by different driving methods.The relationship between resonant amplitude and driving signal amplitude is linear. The quality factor reaches over 150 by different driving methods. The results provide a theoretical reference for the efficient excitation of the piezoelectric resonator.     

DDA方法中节理参数定义方式的改进

为提高非连续变形分析（discontinuous deformation analysis,DDA）方法程序中节理参数赋值的精度,在DDA原程序节理参数定义的基础上,提出了一种节理参数定义方式的改进方法.首先,根据节理的物理力学性质,对原DDA中节理参数定义存在的非一致性问题进行了分析;其次,由节理参数是由构成节理的两个结构面共同决定的特性,对程序中的节理参数进行了重新定义;最后,对DDA原程序中节理参数赋值部分进行了修改和补充,给出了相应的程序计算流程,并通过块体1和块体2的相对滑动算例对改进后的DDA程序进行了验证.研究结果表明:当块体1和块体2交换力学参数时,其间节理仍为同一性质节理;两种工况下,块体1的速度和位移保持一致,说明改进后的DDA程序能够很好地实现同一节理参数赋值的统一.      

磁通门罗盘的数字信号处理方法

为提高磁通门罗盘的指向精度和稳定性,提出了磁通门罗盘的数字信号处理方法。利用微处理器直接产生激励信号,通过模数转换采集磁通门传感器感应的磁场信号,对所采集的原始信息进行傅里叶变换获取偶次谐波,得到罗盘方位值。计算结果表明:二次谐波的波形幅度在各偶次谐波中最大,其提取精度至少提高5倍,而且采用多个偶次谐波并行使用解算方位的方法,降低了原始噪声,增大了原始信息的利用率,提高了磁通门传感器的灵敏度,因此,数字信号处理方法可行。     

实时监测无线传感器网络改进方法

结合危险品运输监测应用,搭建了基于无线传感器网络的实时监测系统,并对其MAC层协议和物理层无线数据发送时序进行了改进和优化。改进了MAC层中的原始BEB算法,引入了支持优先级的GDCF算法。对MAC层中的RTS/CTS方式进行了有效性分析,并出于节能考虑,引入了睡眠技术。在物理层数据无线发送过程中,为缩短发送时间,减少碰撞可能性,对其时序进行了优化。在工程车辆上安装基于IRIS无线传感器的节点平台进行实际测试。测试结果表明:改进后的退避算法节点丢包率随网络节点数目增加变化不明显;去除RTS/CTS机制后,在采样间隔时间为50ms时,网络丢包率由20%左右下降到了6%以内;一个工作周期内节省能量达到95%;无线数据发送时序优化达到了设计要求,满足了实际应用中对实时监测无线传感网络的性能要求。     

基于四元数的声压振速联合方位估计算法

常规MUSIC波达方向估计算法的缺点是不能处理相干信号.针对这一情况,文中引入了四元数理论,建立了二维矢量水听器的四元数输出模型,并在此基础上提出了一种声矢量阵声压振速联合方位估计算法.与常规MUSIC方位估计算法相比,该算法利用了四元数紧凑的数据表达形式和较强的正交性约束能力,降低了内存需求和运算复杂度,在不经过任何预处理的情况下可以分辨相干目标.同时,由于利用了声压振速的组合指向特性,算法抗各向同性干扰的能力较强.仿真实验证明了算法的有效性.     

高氧液在新生儿缺血缺氧性疾病中的应用

目的　探讨高氧液对新生儿缺血缺氧性疾病治疗的可行性及疗效。方法　采用比色法、血气分析检测 2 0例用高氧液患儿血浆SOD、MDA及血气变化 ,同时以 2 0例未用高氧液患儿作对照 ,观察临床症状、体征改变。结果　用高氧液组PaO2 、SaO2 明显升高 (P <0 .0 1) ,PaCO2 明显下降 (P <0 .0 1) ,同时有pH、HCO3 -、BE下降 ;血浆SOD升高、MDA下降 (P <0 .0 1) ;用高氧液临床症状体征迅速改善 ,有效率 95 % (P <0 .0 5 )。结论　高氧液对治疗新生儿缺血缺氧性疾病尤其是低氧血症有明显效果     

布比卡因用于上腹部手术硬膜外阻滞(国产和进口药临床药理比较)

本文应用国产和进口两种布比卡因(浓度均为0.5%)进行上腹部手术硬膜外阻滞共76例,其中国产组43例,进口组33例。对两药显效时间、作用完全时间、一次剂量维持时间和镇痛持续时间进行比较,均无明显差别,加入1∶20万肾上腺素,上述各时间亦大多未见显著延长。两药在0.5%浓度时镇痛、肌松效果均颇满意,未见毒性反应,但麻醉后切皮前血压下降20%以上者比利多卡因增多,提示交感神经节前纤维更易受布比卡因阻滞。     

Simulation Modeling and Analysis of Operator-Machine Ratio

Introduction In recent years, labor cost in China is continu-ously and significantly increasing across industries.More and more companies, particularly semiconduc-tor companies, are taking strategies to cut labor costwithout impairing normal production. Operator-ma-chine ratio (OMR) denotes the maximum number oftools a laborer can operate. It is a measure of opera-tion efficiency of an operator and one of key factors toensure the competitiveness.The traditional static Excel model[1]involvin…     

鱼尾板断裂及其材料性能和组织研究

本文通过对鱼尾板断裂的分析，表明鱼尾板断裂为微动磨损疲劳机制。金相分析发现国产鱼尾板表面脱碳严重，易引起微动磨损疲劳裂纹萌生；它的基体为珠光体加少量网状铁素体组织，晶粒粗大，冲击值低，冷脆转变温度高，易低温脆断，与鱼尾板易在低温下断裂一致。通过对国产鱼尾板淬火回火处理，改善了组织和性能，可较大幅度提高疲劳寿命。文中还对各种鱼尾板材料及实物的拉伸、疲劳性能进行了研究。     

降雨天气单点交叉口交通信号控制优化方法

为优化降雨天气下单点交叉口交通控制的效率, 引入了降雨修正系数, 建立了单点交叉口交通信号配时方法; 应用行动分析软件分析降雨天气交叉口处的高精度视频, 以标定饱和流率、损失时间和到达车速等参数的变化特征, 提出了饱和流率、损失时间与到达车速的降雨修正系数; 建立了基于模拟退火算法的优化模型, 计算了各降雨等级下的修正系数; 构建了基于VISSIM仿真测试环境, 评估了提出的模型优化降雨天气下单点交叉口交通信号控制的效果, 分别比较了采用优化后参数的定时配时与感应配时对采用原参数的定时配时方案的交通运行效率。分析结果表明: 小雨、中雨与大到暴雨天气下的平均车头时距分别比正常天气增加了0.314%、1.256%、2.871%, 平均损失时间分别增加了1.042%、2.829%、3.424%;在流量低于600pcu· (h·lane) -1时, 改进的感应控制方案效果较好, 比采用原预设参数方案的车均延误降低了12%~23%;当流量高于600pcu· (h·lane) -1时, 采用改进的定时控制方案效果较好, 车均延误比原方案降低13%~25%, 并可在临近饱和与过饱和状态时推迟锁死状态的产生, 车均延误最低。