一种新的红外热像图分析方法及其在乳腺肿瘤诊断中的应用

本文基于热断层的思想,提出了用于分析人体内热源信息的一种新的热像图分析方法.通过建立有内热源的热传导微分方程,得出方程的解.再结合实际,应用叠加原理将体表的正常体温和异常热源的温度叠加起来,得出了有内热源的体表温度分布表达式,利用该表达式对红外热像图上可能的病变区域的温度数据进行了分析处理.处理过程中选择了两个参考变量:热源的深度h和热源的发热强度q.深度h对应于肿瘤解剖位置的深度,发热强度q对应于肿瘤的性质:良、恶性的判断.临床病例证明,这两个参数对肿瘤的定性、定位是很有效的.     

体内异常热源参数与体表温度关系的热像研究

人体内异常热源的位置信息在体表上表现为对应部位温度较高。体表温度可以通过医用红外热像仪摄取,这是诊断体内异常热源的方法之一。但是其摄取的体表温度分布并不能直接反应体内异常热源位置等信息,因此对热源深度、温度、热物性等参数与体表温度分布之间相互关系的研究是非常必要的。该文基于生物热传导方程,通过建立有限元模型,仿真分析了体内热源参数对体表温度分布的影响;将研制的温度可调的恒温热源埋于分层生物组织内,并以红外热像仪摄取各层生物组织的温度,给出体内、体表温度场的分布,对理论仿真结果进行实验验证。研究结果表明,体表温度分布与体内热源深度的关联性最大,为体内异常热源诊断的热像技术研究提供理论与实验依据。     

红外热成像体内热源检测方法及仿真研究

医用红外热像技术是一种记录人体热场的影像装置,由其所形成的红外医学影像学专门研究生物医学传热及其医学应用.由于所成的红外热像是体表温度的分布图像,并不能直接反映体内热源的位置等相关信息,必须进一步确定体表温度分布与体内热源间的关系.以点热源为研究对象,考虑了组织在环境中的散热情况,推导出组织表面温度分布与内部异常热源深度和强度之间的关系式.根据有限元分析方法对组织传热的分析结果进行模拟计算,并通过数据拟合验证了该模型的适用性.     

近地轨道高精度一体式星敏感器热设计及仿真验证

某型高精度一体式星敏感器指向精度高,对温度变化非常敏感。其所处近地轨道外热流复杂多变,一体式结构和内热源集中的综合因素不仅导致散热设计困难,而且镜头直接受到内热源发热影响难以保障指向精度。首先,结合轨道参数,安装布局获得星敏感器平均吸收外热流。然后,通过分析外热流与内热源工作情况,采用被动热控和主动热控相结合的热设计方法,并对星敏感器散热面的位置与大小进行设计与计算。最后,根据轨道环境和热控措施并利用热仿真软件进行热分析验证。仿真结果表明,安装法兰温度为19.82℃～20.10℃,镜头轴向温差小于2.23℃,周向温差小于0.48℃,电路盒温度为19.10℃～23.49℃,满足热控指标。通过合理的热控设计保证了极高精度星敏感器的稳定工作条件,星敏感器的热设计合理有效。     

某空间气体监测仪热设计及试验验证

某空间气体监测仪结构布局紧凑,在较小尺寸空间内交错布置有8个镜头组件、11台电子设备内热源和2个电机。内热源数量众多,工作时间长,与镜头控温要求差别大,且1个电机为二维转动热源,这些特点给热设计带来挑战。为有效解决热控难题,采用了多种设计思路组合。基于热管理思路对监测仪各部组件热行为进行系统管理,以节省热控资源;基于间接热控思路对所处热环境复杂的光学镜头组件进行控温,提高其控温精度和温度稳定度;对转动电机则进行辐射冷却,避免在传热路径中引入挠性转动环节,以提高热控系统可靠性;并基于结构热控一体化设计,在结构上充分保证热设计各项需求。热平衡试验结果表明:高低温工况下,监测仪各部组件温度均满足指标要求,且整个寿命周期内,光学镜头温度稳定度较高,同一工况下光学镜头最大温度波动在1℃以内,实现了多热源复杂工作机制下光学镜头的高精度精密热控。     

基于红外热像技术的缺陷复合材料损伤演化研究

对分层缺陷复合材料进行静拉伸实验,采用红外热像仪监测了试件表面的温度变化,研究了整个过程中试件温度变化的规律、损伤演化过程、热耗散与损伤过程的关系。结果表明,试件表面的温度先线性下降,后持续升高;当试件温度下降到最低点时对应的应力值是试件屈服的极限值;分层缺陷处最先出现热源点,随着时间的变化,热源范围越来越大;有分层缺陷的复合材料的热耗散因子为55%。红外热像技术能够监测缺陷复合材料的损伤,有利于复合材料的工程应用研究。     

晶体管发射区归一化面积的温度谱

从芯片表面的红外热像图中提取出了发射区热像图,提出了一种定量描述晶体管结温不均匀性的新方法,即发射区热谱分析方法。发射区热谱是发射区归一化面积的温度谱,也就是发射区温度所占有的发射区归一化面积对温度的直方图。本文提供了由红外热像图导出发射区热谱的过程及结果。     

多层媒质中声聚焦控制及其用于热疗的分析

基于伪逆算法提出了一种可对多层生物组织中的肿瘤进行声聚焦控制的方法.对一10×10个正方形阵元的相控阵在肿瘤位于不同深度处时产生的声场进行了仿真,同时计算了生物组织内不同时刻的温度分布,并对不同声辐射功率下加热到相同热剂量时的温度分布进行比较.研究结果表明,该方法能快速有效地对不同深度不同尺寸的肿瘤进行准确地声能聚焦控制;声辐射功率越大时,治疗区域中相同等温曲线所围区域较窄;激发频率、声辐射功率及照射时间均相同时,肿瘤在深度较浅位置时治疗区域温度要高,且此区域较粗短,而在较深位置时治疗区域温度相对较低,且此区域变得狭长.     

非对称两态叠加多模叠加态光场的等幂次N次方H压缩

根据量子力学的态叠加原理,构造了由强度不相等的两个多模复共轭相干态|{zj(a)*}>q和|{z:b)*}>q,这两者的线性叠加所组成的非对称两态叠加多模叠加态光场|ψ>q.利用多模压缩态理论,研究了态|ψ>q的等幂次N次方H压缩特性,结果表明:当满足一定的相位条件时,无论腔模总数q与压缩次数N两者之积qN是奇数还是偶数,态|ψ>q的两个正交相位分量总可分别呈现出等幂次N次方H压缩效应.     

基于遗传算法的MCM热布局优化研究

在多芯片组件（Multi-Chip Module，MCM）的热设计中，MCM内裸芯片组装密度大，且裸芯片是主要发热源，各裸芯片之间的位置布局直接影响MCM内温度场分布，进而影响MCM的可靠性。本文基于热叠加模型，选取裸芯片的平均温度作为评价指标，确定出用于MCM热布局优化的适应度函数，基于遗传算法提出一种MCM热布局优化算法，并编制相应优化程序，实现对裸芯片的热布局优化，得出热布局规则用于指导MCM的实际热设计；采用有限元分析软件ANSYS，对MCM布局优化结果进行温度场-应力场偶合分析，以仿真的方法验证MCM热布局优化算法的有效性。     

Multifrequency microwave thermograph for biomedical applications

This paper presents problems related to thermal radiation of human bodies in microwave range with respect to diagnosis of breast carcinoma. A mathematical model of thermal radiation transfer through tissues is introduced and methods of measurement of temperature, depth and size of a heat source, by means of multifrequency microwave thermograph are described. Theoretical considerations are supplemented by presentation of experimental results.     

发热筛查热成像系统的测温准确性分析

介绍了发热筛查热成像系统的发展历程和系统构成及热像仪测温的基本原理,指出热像仪的内辐射对测温准确性具有明显影响,分析了发热筛查热成像系统用黑体参考源消除内辐射影响的工作原理。介绍了发热筛查热成像系统的测温准确性评价模型及其主要参数的要求,逐项分析了这些参数与热像仪噪声、黑体参考源及使用环境等因素的关系,发现热像仪的时间低频噪声和空间低频噪声是影响测温准确性的关键因素,指出黑体参考源可以消除时间低频噪声的影响,基于外挡片的两点校正法可以消除空间低频噪声的影响,从而使发热筛查热成像系统满足人体测温准确性要求。     

激光二极管双侧泵平板Nd:LuVO4晶体热效应

以解析热分析理论为基础,建立了平板Nd:LuVO4晶体在激光二极管阵列双侧泵抽运时的导热微分方程。通过方程求解,得到平板Nd:LuVO4晶体内部温度场分布的解析式及热形变分布。温度场和热形变场的数值模拟表明:当泵浦光平均功率Po=10 W、泵浦区域为1 mm×1 mm时,四组激光二极管阵列光源在三处不同位置的一维温度场、二维温度场分布和热形变量有很大差异;将三处泵浦光源位置所产生的温度分布和热形变量对比,得到了泵浦光源在位置1、2处所产生的温升和热形变量相对较小,位置3处最大。所得结论可为平板Nd:LuVO4激光器的设计及热效应消除提供理论依据。     

基于红外测温的内部点热源的识别

基于表面测温的内热源识别问题在红外无损检测、微生物发酵、弹药和食物存储等领域都有重要的应用.利用遗传算法对导热反问题中热源项的反演问题进行了识别研究,系统地分析了多种因素对热源参数识别结果的影响.通过具体算例的求解,证明了该方法可以很好地解决内部点热源参数识别的问题.同时识别多个点热源的强度和位置时,结果都比确;在测温信息减少到依靠一边测温时,仅有远处的点热源的位置识别结果出现偏差;在测温误差的差不超过1.0℃时,热源强度和位置的识别结果都确的.     

基于DSP的新型超声热成像材料缺陷检测系统的设计

超声热成像检测是利用高能量、低频率的超声波作用于金属构件,使试样缺陷处产生热量,通过红外热成像技术对此局部发热过程进行监测和分析,从而对材料的缺陷或损伤进行判别的技术,相对其他热成像方法具有适应性好、检测范围大以及检测信号易于辨别等特点.系统采用新型高速数字信号处理芯片TMS320VC5402和大功率稀土超声换能器,实验证明检测金属构件中的疲劳裂纹,具有检测快速、精度高和结果直观等优点,应用前景广阔.     

A novel design of thermal anomaly for mammary gland tumor phantom for microwave radiometer

Microwave radiometry is the spectral measurement technique of resolving electromagnetic radiation of all matters which temperature is above absolute zero. This technique utilizes the electromagnetic noise field generated by a thermal volume similar to a mechanism existing in biological tissues. One particular application of microwave radiometry is for analyzing temperature differentials of inside of human body to detect and diagnose some crucial pathological conditions. For the general evaluation of a microwave radiometer, we propose a new type of phantom containing a mammary gland tumor imitator by considering biological heat diffusion effects propagated by a real tumor. Theoretical researches of human tumor revealed the fact that temperature distribution of tissues around a tumor formed a Gaussian statistics. To comply with the physiological property of the real tumor, we built a mammary gland tumor imitator composed of two parts (pseudotumor and thermal anomaly) and observed its temperature distribution when it was placed inside a phantom. Our results showed that the thermal properties of tumor imitator well agreed with heat-transfer properties of a real tumor and the proportional linear relationship existed between the location of tumor imitator and the intensity of radiometer measurements. From this relationship, we could also estimate several parameters related with our phantom, such as the minimum detectable size and maximum detectable depth of a tumor imitator.     

湖南地区土壤源热泵冬季运行模式的实验研究

为研究土壤源热泵运行时土壤温度变化规律及换热器的换热能力,对湖南地区一套土壤源热泵系统进行了冬季取热实验。实验结果表明,在连续运行工况下,热泵运行48 h后土壤温度变化较小,土壤温度平均下降了6.4℃,单位井深换热量从36.96 W/m降低到28.01 W/m;在间歇运行工况下,分别以开停时间比为8 h:16 h和12 h:12 h为例,与连续运行相比,土壤温度分别提高了2.1℃和1.3℃,单位井深换热量分别提高了15.1%和8.5%。     

Influence Coefficient Method for Calculating Discrete Heat Source Temperature on Finite Convectively Cooled Substrates

A simple method is developed for predicting discrete heat source temperatures on a finite convectively cooled substrate. The method is based on the principle of superposition using a single source solution for the mean or maximum contact temperature of an eccentric uniform heat source on a rectangular substrate. By means of influence coefficients, the effect of neighboring source strength and location may be assessed. It is shown that the influence coefficients represent localized thermal resistances, which must be weighted according to source strength. For a system of$N$heat sources, there exists$N$effects of source strength and position on any one heat source. This includes a self effect (source of interest) and$N$$-$1 influence effects (neighboring sources). The method is developed for isotropic, orthotropic, and compound systems. Convection in the source plane is addressed for isotropic and orthotropic systems. Expressions are developed for both mean and centroidal temperature.     

捷联惯导系统复杂误差参数系统级标定方法

重点研究捷联惯导系统复杂误差模型的建立,提出了一种新的包含加速度计内杆臂参数和温度误差系数的系统级标定方法。该方法基于45维卡尔曼滤波器对误差参数进行辨识估计,并通过温度控制试验箱控制标定过程中的温度变化。仿真实验表明该方法能够同时标定出激光陀螺和加速度计的零偏、标度因数误差、安装误差以及加速度计的内杆臂参数和温度误差系数。导航实验结果表明,对标定参数进行多误差源补偿之后,10 h导航实验水平最大定位误差为0.6 n mile （1 n mile=1.852 km）,相较于不经过补偿,导航精度提升了37.5%。