基于收发一体聚焦超声换能器的浅表组织损伤实时监测研究

在聚焦超声治疗浅表组织疾病过程中，尚无有效的手段对焦域组织损伤进行监控。本研究以聚焦超声换能器为基础，构建了一套超声治疗和损伤监控一体化的超声脉冲回波信号监测系统。将获取的超声脉冲回波信号进行滤波，提取焦域范围内的回波信号包络，进而得到包络信号的积分值，用该积分数值大小来表征超声脉冲回波信号的强弱，计算出回波信号的相对变化值，从而分析出回波信号的相对变化与组织损伤的关系。离体牛肝实验结果表明:相同辐照模式下，随着辐照回合数增加，回波信号相对变化值随之增大，组织损伤面积也随之增大。根据换能器接收的回波信号变化可以判断离体组织亚毫米级损伤的形成，且回波信号的强弱与离体组织损伤大小吻合度良好。这为聚焦超声治疗浅表组织提供了一种具有一定应用前景的损伤监测方案和手段。     

基于Marx和LTD拓扑的全固态复合模式脉冲源的研制

针对不同应用领域中负载阻抗的多样性,研制一种基于Marx和直线型变压器驱动源(LTD)拓扑的复合模式脉冲源。该脉冲源包含4个LTD模块,且每个LTD模块由1个3级Marx电路组成。其主要优点是可以降低对隔离电源模块、触发同步性的要求,负载适应能力强,并且可使脉冲装置小型化。首先对该脉冲源拓扑结构和参数进行设计和理论计算,并采用PSpice软件验证其可行性,最后研制复合模式脉冲源的样机并测试其性能。该脉冲源采用MOSFET作为主开关,二极管作为隔离元件,用含锁相环功能的现场可编程门阵列(FPGA)产生控制信号。该脉冲源的输出脉冲参数:幅值为0~8 kV,脉宽为60~160 ns,脉宽步进可达1 ns,重复频率为1 kHz,上升沿约10 ns。通过FPGA产生相移控制信号对该脉冲源的每级进行单独控制,可实现对输出脉冲上升沿和下降沿的灵活调节。脉冲源采用模块化设计,可以通过增加模块数量方便地提高最大输出电压。     

基于脉冲响应的高强度聚焦超声换能器电阻抗测量方法

高强度聚焦超声(HIFU)换能器是HIFU治疗系统的关键部件,其电阻抗特性是决定各系统参数和换能器工作特性的重要参数。目前采用的阻抗分析仪和频域测量方法成本较高,且难以实现在线测量。为此,对基于脉冲响应的超声换能器电阻抗时域测量方法进行了研究,对测量原理进行了理论分析和仿真验证,并组建了脉冲响应测量实验平台,通过实际测量,比较了脉冲响应法和阻抗分析仪的测量结果,分析了影响测量结果的因素。研究结果表明:在通过电流取样电阻校正和小波去噪后,基于脉冲响应的电阻抗测量方法能取得较高的测量准确度,且测量成本低,可集成于设备实现超声换能器电阻抗的在线测量,为进一步研究高强度聚焦超声换能器的电阻抗特性提供了有力的手段。     

电磁脉冲焊接电缆接头的装置的研制及测试

为了研究电磁脉冲焊接技术在电力电缆接头焊接领域的应用,设计了一套能够用于不同型号电缆接头焊接的电磁脉冲焊接装置,该装置包括大电流脉冲发生器、焊接线圈及系统控制模块。大电流脉冲发生器由6个并联的脉冲发生模块组成,每个模块包括4个并联电容器与1个触发真空开关,可根据不同的焊接需求调整模块工作电压与数量从而输出不同参数的电流脉冲。此外,为减小回路杂散参数对脉冲电流峰值的影响,提高焊接效果,设计了低阻抗同轴电缆与具有集磁器功能的焊接线圈。结合焊接装置结构和理论与仿真计算参数,最终研制出了电磁脉冲焊接装置样机,该装置工作电压可达15kV,峰值电流为600kA,能够成功完成电缆接头的焊接。     

高强度聚焦超声治疗的实时被动空化检测系统及其实验研究

高强度聚焦超声（High Intensity Focused Ultrasound,HIFU）所致空化效应在临床应用中扮演着重要角色,对HIFU临床治疗过程中的空化活动进行实时监测,结合数据分析与治疗过程中实时反馈,可进一步提高HIFU治疗的安全性和有效性。在现有HIFU临床治疗系统的基础上,将两个被动空化检测探头与HIFU换能器集成。在Matlab环境下开发了独立的上位机控制系统,基于以太网通信和虚拟仪器技术,实现了上位机的自动测试,融合被动空化检测系统与HIFU临床治疗系统,对空化所致声发射信号进行实时监测。通过HIFU辐照离体组织实验对该系统进行了测试验证,各种声功率条件下的超声辐照离体组织监测过程中,次谐波幅值与宽带噪声的均方根被实时可视化,用于监测空化的发生;次谐波与宽带噪声均方根的积分曲线斜率用于表征组织焦域处的相对空化强度。实验结果表明,该系统可满足临床治疗过程中对空化活动进行实时监测和数据分析处理的需求,为深入研究实际临床治疗中空化效应和实时反馈提供了一种有力的研究手段。     

E类功率放大器负载变化对工作特性的影响分析

E类功率放大器在实际工作情况下,终端负载可能偏离理论设计值,使功放工作特性发生改变,严重时甚至损坏开关管。本文从理论上对E类功放的电路参量进行了理论分析和推导,得到输出功率、工作效率和漏极电压等参数与负载之间的解析关系,并通过Saber电路仿真和实际电路测试进行了验证。分析结果表明,负载偏离最优负载时,输出功率下降,工作效率降低;当负载变低时,开关管漏极电压和电流峰值升高,使开关管电压和电流应力增加。本文得出的理论结果可确定E类功率放大器的负载容许变化范围,也为变负载条件下的E类功率放大电路设计和分析提供重要参考。     

电磁脉冲对微控制器干扰特性的实验研究

实验研究了双指数电磁脉冲场对数字式微控制器形成干扰的特点,通过比较两种不同波形参数的电磁脉冲在形成临界干扰时的异同,分析了不同波形参数对干扰阈值的影响,进一步明确了电磁脉冲对微控制设备干扰的形成并不只是由干扰场的幅度指标决定,并通过多次实验确定了脉冲上升沿的陡度对干扰阈值的决定作用.     

基于统计分析的多协议单片机数据通信系统EFT抗扰度研究

电快速瞬变脉冲群（EFT）易通过电源线与通信线间的耦合干扰电子系统或设备正常运行,通信协议直接影响数据通信的EFT抗扰度.本文设计了包含I²C、USART、SPI和RS232四种数据通信协议的单片机数据通信系统,采用线缆耦合方式对其进行EFT抗扰度试验,基于数理统计方法分析了不同通信协议下系统EFT抗扰度.根据试验中获取的阈值电压数据,运用最大似然法估计假设模型参数,再通过卡方拟合优度检验以及汉南-奎因信息准则选取最优拟合分布模型Gamma模型,以研究不同通信协议下的EFT干扰阈值电压分布规律.对单片机通信协议而言,在一定波特率下,EFT抗扰度由低到高依次为I²C、USART、SPI、RS232.     

固定通信系统电磁防护技术体制存在的问题及对策研究

在未来信息化条件下的高科技局部战争中，电磁脉冲将对我军固定通信系统构成严重的威胁。由于诸多原因，我军现有固定通信系统仍然存在许多问题，从而导致其面对敌方可能的电磁武器攻击时将显得十分脆弱。本文从技术体制的角度，就我军固定通信系统电磁防护技术的现状和存在的问题进行分析，提出了提高固定通信系统电磁防护能力的有效途径和措施，以期解决高技术条件下我军通信部队面临的这一新课题。     

金属舱近场孔缝耦合特性数值分析

为分析和解决车载天线对舱内电子设备电磁干扰的问题,建立了全尺寸金属舱模型,运用基于时域有限积分法的商业软件CST,重点分析了孔口形状、开孔与辐射源的间距及相对位置对孔缝近场耦合特性的影响,并对比了典型孔缝结构所造成的近场电磁泄漏,系统建立了孔口形状、开孔与辐射源的间距、相对位置以及孔缝结构类型等4个因素与孔缝近场耦合强度之间的数值关系。所得结论有利于指导车载天线及舱内设备的布局。