多普勒超声频谱图像信息提取方法研究

心脑血管血流动力学研究对阐明心脑血管的病因以及诊治均起到一定的指导作用，因此血流信号的采集和分析是十分重要的。多普勒超声是目前能够无创、简便、有效提供心脑血管血流动力学资料的最新技术，为此，设计了一套采集系统，将多普勒超声频谱图像提取出来，通过对打印机输出数据格式的分析研究，将其转换为人们熟悉的图形文件格式，再利用计算机图像处理技术，获取血流信号的时间序列数据，使得获取的数据适合各种非线性分析要求。实际算例表明，该系统可靠，能够比较准确地获取血流信号的时间序列数据，为心脑血管疾病的进一步研究提供帮助。     

基于CUDA的超声脉冲多普勒成像

医学超声脉冲多普勒成像模式是在临床超声成像系统中获得人体血管中血流分布情况的一种重要的检测工具,与传统的B超,彩超成像模式不同,超声脉冲多普勒成像模式不仅可以通过频谱图显示表示流过取样容积的血流速度变化和测定某一位置的血流,而且相比较于连续波式多普勒模式它可以消除多普勒信号的混叠效应提高检测的空间分辨率。但是脉冲多普勒系统在处理时涉及大量的复杂运算,例如FFT（快速傅里叶变换）和卷积运算等,使其难于应用到临床实时系统中。为此研究并提出了一种基于统一计算设备架构（CUDA）平台的超声脉冲多普勒成像系统的并行处理算法。该算法包括了壁滤波、频谱估计、移频处理和频谱显示后处理等处理步骤的并行实现。数据实验结果表明,基于CUDA的超声脉冲多普勒成像处理结果与基于CPU的实现相比,不仅可以得到相同质量的频谱图,而且可以取得较大的加速效果,满足实时系统需求;数据测试显示,对于65 535×20的信号数据能够达到1秒处理2 770条谱线的计算性能,速度提高了约140倍。     

基于AR模型的多普勒散射计回波功率谱估计

当采样点数少或流速较小时,采用周期图法估计的多普勒散射计(Doppler scatterometer, DopSCAT)回波功率谱分辨率低,多普勒频移提取精度低。对此,提出了一种基于自回归(autoregressive, AR)模型的DopSCAT回波功率谱估计方法。该方法为DopSCAT回波信号建立含有未知参数的AR模型,采用赤池信息量准则自适应确定模型的最优阶数;对定阶后的AR模型采用Burg算法计算模型参数,利用得到的AR模型估计回波功率谱;对功率谱进行峰值检测提取多普勒频移计算径向流,采用两个观测方位向的径向流合成得到海面流场。利用OSCAR海流数据进行了回波功率谱估计与海流反演实验。分析结果表明,与周期图法相比,该方法能够显著提高回波功率谱分辨率和多普勒频移的提取精度,进而提高了海流的反演精度。     

基于多普勒频率变化率的单站无源测距方法

实现单站无源测距是新型单站无源定位系统的关键,由于定位要求距离远,隐蔽性强,并保证生存能力,通常采用质点运动学原理的测距方法。针对脉冲多普勒雷达的回波特性,为提高目标定位跟踪的精度,提出一种多普勒频率变化率的改进测距方法,用多脉冲相干积累算法提取多普勒频率变化率,辅以角度进行测距定位,并引入修正的协方差扩展卡尔曼滤波进行定位跟踪,从而减小多普勒频率变化率的估计误差。在Monte-Carlo上仿真结果表明,方法是有效和可行的,不仅能提高信噪比和跟踪收敛速度,而且在多普勒频率变化率的估计和定位跟踪上都能达到较高的精度,优于原有单站无源测距方法,有一定的工程应用前景。     

鲁棒的超声多普勒肾动脉血流信号提取方法

声多普勒肾动脉血流速度信号是进一步提取血流速度信号特征的前提。而超声多普勒肾动脉血流速度信号特征是肾动脉狭窄早期诊断的重要手段。因强烈的斑噪影响和其它信息干扰,从超声图像中准确提取肾动脉血流速度信号是比较困难的。提出了局部自适应的置信连接分割方法,该方法用于分离信号区域和背景,在灰度分布不均匀和强噪声条件下仍能实现有效分割;然后使用连通域标号的方法填补小空隙,以消除干扰信息的影响,通过局部统计特性修正提取的信号并使用Mean Shift方法为信号降噪,最终实现了鲁棒的肾动脉血流速度信号的提取。实验结果显示,该方法能准确提取肾动脉血流速度信号,鲁棒性强。     

超声血流多普勒信号的小波尺度图和声谱图的比较研究

针对血流多谱信号的谱估计问题,本文将经典的短时傅立叶变换谱图和现代小波尺度图进行了比较,从时一频分布的观点出发,分析认为ＳＩＦＴ谱图和小波尺度图是Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ分布的一种特殊形,ＳＩＦＴ谱图是平滑的伪Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ分布,小波尺度图是一种仿射平滑的Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ分布,对于实际仿真的Ｄｏｐｐｌｅｒ信号,计算得到的ＳＩＦＴ谱图和小波尺度表明,小波尺度图的低频效果较好,但是交     

多普勒超声信号时间序列数据的计算机提取

设计了一套采集系统 ,将多普勒超声信号时间序列提取出来 ,应用小波包分析算法 ,提出了一种对含噪信号进行去噪的方法 ,并对所获得的数据利用小波包分析进行去噪处理。实践表明 ,系统能比较准确获取血流信号的时间序列数据 ,可以对实验数据进行非线性分析 ,观察其变化规律 ,对进一步研究心脑血管疾病起到一定的作用。     

声速误差对平面波成像质量的影响

在医学超声成像系统中,大多都采用假定声速进行成像.假定声速和真实声速的误差会造成超声图像的空间相位偏移和散焦,降低图像质量.定量分析了声速误差对平面波成像质量的影响.通过Matlab里的k-wave仿真工具箱,获取仿真数据,假定不同声速,通过延迟累加波束形成技术来获得二维超声图像.通过对比度(Contrast Rati...     

基于功率倒谱的超声测距时延估计方法研究

基于互相关函数的时延估计方法是脉冲法超声测距中最常用的算法,但窄带超声回波信号的慢衰减高频振荡特性导致它们的相关函数在峰值位置近似作等幅振荡,从而为精确搜索相关函数的峰值带来困难.首先建立了超声测距时延估计模型,然后提出了一种适用于超声测距的基于功率倒谱的时延估计新方法.仿真与实验研究表明,该方法在高信噪比下可以精确得到时延估计值,同时避免了超声回波信号的慢衰减高频振荡特胜对时延估计带来的影响.最后对该方法的优点与不足作了说明.     

基于暂态波光伏发电系统逆功率检测方法研究

针对太阳能与市电并网发电过程中会产生逆功率的问题,在现有理论研究基础上,展望性地提出了基于电力系统暂态过程理论和电力系统暂态保护理论的负载特征波逆功率检测与控制方法,即通过采样处理系统捕捉电网中负载突然变动产生的暂态特征波,根据特征波携带的特性进行逆功率检测;结合共网逆变控制装置进行逆功率的控制。并拟应用于光伏微电网系统,实现一个工频周期内的逆功率检测与控制,从根本上避免逆功率的产生,实现设备级本质安全零逆流。     

小型超声导波管道检测系统的研究和开发

针对目前我国超声导波检测设备的落后现状,根据超声导波检测的机理,采用新型高速单片机、模数转换芯片、高频线性功率放大电路、环状阵列压电陶瓷传感器和基于LabVIEW的数据采集软件,开发了一种集成化的小型超声导波检测系统.该系统能够在管道中激励和接收超声导波,通过对激励波及反射回波的时空位置分析,判断出管道长度及存在的缺陷.     

基于空气耦合超声Lamb波对铝板的特征成像检测

A0模态Lamb波因具有低衰减、短波长、对缺陷敏感等优良特性被用于检测大面积层板结构。为了实现铝板中缺陷的检测与重构,提出了一种基于空气耦合Lamb波扫描成像检测技术,对存在冲击损伤的铝板进行扫描检测。扫描时,激励与接收传感器置于铝板同侧并倾斜布置,沿着两个相互正交的方向进行Lamb波扫查,对正交路径下的检测信号进行快速傅立叶变换(FFT),将得到的频域信号与基准频域信号之间的信号差异系数（SDC）作为特征值,并结合损伤概率成像算法和数据融合算法进行缺陷的重构和成像。实验结果表明,基于损伤指数的特征值成像方法可以有效表征铝板缺陷,成像结果与缺陷实际位置非常吻合。     

低功耗数字控制超长波发射与接收系统

针对管道、矿山和水下等特殊环境中的信息通讯与信号传输等问题,根据超长波(ELF Electromagnetic Wave)具有传播损耗小且相位稳定等特点,给出了超长波发射与接收系统的设计原理与实现过程.发射系统采用单片机控制,输出的信号经发射天线产生23 Hz超长波,接收系统对采集到的信号进行带通滤波及放大处理.工程实验表明,所设计的系统在锂电池供电状态下,具有发射功耗低(连续工作时间大于72 h)、发射功率大(传播距离大于10 m)、且对接收的信号处理快速可靠(动态时滞小于5 s)等优点.     

MapReduce框架下基于字符串波形的实体识别方法

在云计算平台下需要读取大量数据进行分析,数据中大量指代同一实体的重复数据给数据的分析和处理带来了困难。基于数据记录间的相似度进行聚类分析是目前实体识别的主要方法之一,但其耗时较长,而且不适用于云计算环境。给出了一种能够很好地利用云计算特点的基于字符串波形的实体识别方法。该方法首先统计字符频率,按照字符频率的大小生成字符串的波形,再利用基于波形的过滤性质加快相似度的计算,进行基于相似度的聚类。理论分析和通过真实数据得出的实验结果都表明了这种方法的正确性和有效性。     

双频超声波辊型检测技术的研究

本文分析比较了几种超声波测距方法应用于辊型检测的特点,提出采用两个不同频率的超声波测量法,该法只使用第一次回波,可以消除由于介质吸收造成的多次反射回波在时域上的差异对测量精度的影响,以达到高精度测量的目的。     

Effect of Load Power Factor on Electromechanical Wave Propagation in Ring Power System

One-dimensional ring power system is discredited to a number of nodes each containing a generator with internal reactance and load branch of resistance and reactance with a certain power factor. When a disturbance occurs at any machine in the power system, simulative analysis is performed to verify how the variation of load power factor affecting the behavior of electromechanical wave propagation by using the MATLAB package, from which different situations are presented and discussed. These results show the...     

锚杆超声导波检测用功率放大器的设计

功率放大器是锚杆超声导波检测系统的重要组成部分,但国内还少有满足导波检测要求的功率放大器产品,本文针对锚杆超声导波检测应用特点设计了一种功率放大器。功率放大器采用A类推挽功率放大方式,利用传输线变压器宽带匹配技术,其工作原理为:先将不平衡信号转换为两路平衡信号分别放大,再经平衡-不平衡变换器转换为单路不平衡信号。经测试,功率放大器在1MHz-5MHz范围内,输出电压大于70V,达到设计指标。锚杆长度检测实验表明:功率放大器满足实验要求,其可作为超声导波激励源使用。     

采用频谱分析技术的多普勒超声波流量计的研究

超声多普勒流量计在流量测量、企业管理及流量监测与控制中具有广阔的应用前景,但目前大部分流量计仍使用过零检测法,精度不高。本文从理论上介绍了采用频谱分析法消除了理论上的误差,提高了测量精度。同时介绍了硬件电路电路、软件处理及试验结果。