基于环形电极的开放式MREIT三维重建

针对主磁场为竖直方向的开放式磁共振系统,提出一种环形电极模式应用于三维磁共振电阻抗成像( magnetic resonance electrical impedance tomography,MREIT).首先通过对开放式磁共振系统中不同电流注入模式的分析,提出了基于环形电极的电流注入模式;然后研究了基于广义最小余量方法的单层灵敏度矩阵算法,将其用于三维电导率图像重建;最后用模拟数据验证了所提出的电流模式和所发展的算法.基于三维圆柱模型和真实小腿模型的仿真实验表明:环形电极模式适用于开放式磁共振系统的MREIT磁场测量,仅注入一支电流,并利用单一磁通密度分量即可实现重构,且电导率重建图像具有较高的定位准确性和抗噪性能;基于真实小腿模型的仿真实验初步验证了该方法用于复杂人体电导率检测的可行性.环形电极模式的提出对于开放式MREIT的广泛使用具有潜在的应用价值.     

频域OCT图像的深度坐标标定

为了对频域OCT图像深度坐标进行标定,本文提出了一种方法,并进行了实验验证.频域OCT图像深度坐标由宽带光源的特性与样品的不均匀折射率决定,因而坐标间隔不均.最大深度坐标(频域OCT的探测深度)由线阵CCD的像素总数和参考镜的虚像位置决定:线阵CCD的像素总数越多,最大深度坐标越大,但最终被光谱仪的分辨率所限制;参考镜的虚像位置设于样品以内时,最大深度坐标比参考镜的虚像位置设于样品以外时大一倍.该方法可以应用到实际频域OCT系统中.     

频域提取法提高动态阻抗谱测量精度

血液成分的无创检测对于糖尿病等疾病的诊断和治疗具有重要意义．在血液成分无创检测领域,阻抗谱法血液成分无创检测技术具有重要应用价值．但血液成分复杂,并且各成分浓度变化对血液的阻抗特性影响较小．为了实现基于生物电阻抗的血液成分分析必须提高阻抗测量精度．以动态脉搏波阻抗谱原理为依据,并结合过采样技术,研究了动态阻抗谱的频域提取方法．用FFT频域提取基波分量代替幅值,克服了时域峰峰值提取的困难,同时采用过采样技术,可以实现过采样频率每提高一倍,信噪比提高3dB．实验结果表明,这两种方法结合可以显著提高动态阻抗谱测量精度．     

基于过采样技术的生物电信号检测

 为充分发挥中等分辨率模数转换器的速度潜力和简化生物电放大器的设计、大幅度降低放大器的成本,本文采用过采样技术对生物电信号进行检测.以人体心电检测为例,使用三种采样方法进行实验.结果表明,过采样得到的心电图形有较好的精度和信噪比.该方法可广泛应用于各种生物电信号的检测.     

钻井液抗高温降滤失剂CQ-1的合成与性能评价

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为共聚单体，过硫酸铵与亚硫酸氢钠(摩尔比为1∶1)为引发剂，通过自由基水溶液聚合制备了一种抗高温聚合物降滤失剂CQ-1。利用FT-IR、¹H NMR及热重分析对CQ-1的结构和热稳定性进行了表征，并通过单因素实验优化了降滤失剂的合成条件。实验结果表明，优化反应条件为：n(AM)∶n(AMPS)∶n(NVP)∶n(DMDAAC)=70∶20∶2∶8,单体总质量分数为20%,引发剂质量分数为0.5%,反应温度55℃,反应时间5 h。在此条件下，CQ-1抗温达240℃,在质量分数为1%时，240℃老化后钻进液中压滤失量为16.2 mL,180℃高温高压滤失量为48.8 mL,优于Driscal D、Dristemp等同类产品。     

丙烯酰胺类聚合物在储层岩石表面的吸附行为

研究聚合物在油气储层岩石表面的吸附滞留对于工作液配方优化、提升非常规油气藏经济效益具有重大 意义。为分析储层岩石与丙烯酰胺类聚合物的吸附作用,采用淀粉-碘化镉法间接测定了部分水解聚丙烯酰胺 （HPAM）、部分水解丙烯酰胺/二烯丙基二甲基氯化铵共聚物（HPAD）和丙烯酰胺类疏水缔合聚合物（HAP）在页 岩、煤岩和砂岩表面的吸附量,量化了吸附时间、聚合物浓度、温度和矿化度对3 种聚合物在岩石表面吸附行为的 影响。结果表明,HPAM和HAP在岩石表面的吸附更符合准二级吸附动力学模型,而HPAD则更符合准一级吸 附动力学模型。与HPAD和HAP相比,HPAM平衡吸附量更大。3 种聚合物在储层岩石上的吸附过程都更符合 Freundlich 吸附模型。达到吸附平衡所需时间与聚合物、储层岩石种类密切相关。HPAM在3 种岩石表面的吸附 会达到饱和,而HPAD和HAP的吸附量随着时间推移而增加。温度升高,会导致解吸附加剧,从而导致吸附量下 降;溶液矿化度升高,聚合物的溶解度降低,导致吸附量增加。聚合物在储层表面的持续吸附是其在工作液中消 耗的主要原因。HPAD和HAP可能会由于其在储层岩石表面的持续吸附,导致有效浓度过低而使工作液失效。     

STEAM教育中以计算思维培养为核心的6E设计型学习模式探究

计算思维是运用数学方法来解决问题，进而认识和改造世界的一项关键技能；STEAM的教学思想强调情境性、跨学科性和综合性，其目的是从科学、技术、工程、艺术、数学等多个方面去解决问题。因此，计算思想和 STEAM的思想是相辅相成的。文中将“绘制五星红旗”作为例子，运用6 E设计型学习模式展开了课程设计，让学生运用科学、技术、数学等多学科知识，通过定义问题、分析问题、抽象问题、设计算法、评估迁移等过程来解决问题，进而对 STEAM理念下如何利用编程来培养计算思维进行了探索。