用于LED光源的反光杯准直效果研究

为研究抛物面型反光杯用于LED光源准直时的特点,基于TracePro仿真了LED光源在不同尺寸反光杯下的有效射程和光斑直径,分析了反光杯和LED尺寸对射程和光斑直径的影响。仿真结果表明:射程与反光杯的口径和深度都有关系。高度相同时,反光杯口径越大,射程越大;口径相同时,射程随反光杯高度增加先增大后减小。LED光源经反光杯准直,较短距离的光斑中心光强很低,形成光环。LED光源面积直接影响目标面光斑的大小,对射程影响较小。     

Principle of uniformity of temperature difference field in heat exchanger

A principle of uniformity of temperature difference field (TDF) in heat exchangers is advanced.It states that the more uniform the temperature difference field,the higher the effectiveness of heat exchanger for a given NTU and C,.Analytical and numerical results on the uniformity of TDF and effectiveness of thirteen types of heat exchangers show the validity of the uniformity principle.Its further verification is given by the asymptotical solution of TDF in terms of a recurrence formula of heat transfer area distribution.The analyses of entropy generation caused by heat transfer indicate that the uniformity principle is based on the second law of thermodynamics.Two ways,redistributing heat transfer areas and varying the connection between tubes,are presented for the improvement of the uniformity of TDF and the consequent increase of effectiveness for crossflow heat exchangers.     

共振扫描显微成像中的图像畸变校正

设计了一种校正算法用于校正双光子荧光显微镜等高速扫描成像系统中共振振镜扫描导致的图像畸变。首先对共振振镜的扫描运动建立模型,推导出非线性扫描的运动公式,进而得到图像畸变公式;然后对一块朗奇光栅样品扫描成像,设计了多峰高斯拟合算法得到光栅所有条纹的宽度变化并通过最小二乘法将条纹宽度数据拟合成一条畸变曲线;最后利用畸变曲线对图像进行校正。结果表明:采用提出的校正算法可使系统最大畸变减小到传统正弦校正方法的1/3,相对畸变减小到1/5,校正效果比传统的正弦校正法提高了2倍。由于提出的曲线拟合校正算法不用增加额外的光路,且不需要切割边缘图像,故显示了极好的图像使用效率和校正效果。     

双模切换显微内窥镜成像系统设计及应用

为了将荧光分子成像技术应用于临床进行手术导航、肿瘤边界识别、在体显微病理诊断等,设计了一种双模切换显微内窥镜成像系统,采用荧光素钠作为荧光分子探针,高亮度蓝光LED光源作为荧光激发光源,通过切换内窥成像探头,实现了两个模态下的成像:宽场白光内窥成像模式下进行手术导航,荧光分子成像进行病变肿瘤边界识别;显微内窥成像模式下,进行在体显微病理分析,确定肿瘤良恶性及其种类。本文研究了双模切换显微内窥镜成像系统的光学特性,搭建系统并测试了相关的性能指标,展示了该系统在小鼠肝脏多模式内窥成像下的效果。研究结果表明:宽场内窥成像可以实现组织颜色和边界特征识别,显微内镜成像系统可以实现分辨率达4.4μm的组织显微成像,能够满足在体肿瘤实时手术导航和显微病理诊断的临床需求。     

利用光热反射法研究多层薄膜结构的散热性能

搭建了纳秒激光加热、连续激光探测的光热反射实验系统,通过测量芯片中多层微米厚度薄膜不同位置的反射信号,评估了不同薄膜结构对器件散热的影响.在多层薄膜热传导模型的基础上,结合Laplace逆变换的Stehfest数值解拟合得到了微米级厚度薄膜的热物性参数以及界面传热特性.拟合得到绝缘层热导率为0.75 W/(m·K),与磁控溅射Al薄膜间的界面热阻约为10~(-8) m~2K/W.进而建立了电子器件封装镀膜的热分析有限元模型,比较了沉积类金刚石薄膜前后芯片热点温度的变化,结果表明:类金刚石薄膜可以进一步改善芯片的散热性能.     

平衡评估压力传感阵列的高速数据采集系统设计

针对康复医学中对坐位、站位、卧位等多种精细压力分布及压力平衡评估的需要,采用高密度的压力传感阵列作为传感器,提出了一种超多通道压力传感阵列的高速数据采集方法,并给出了具体电路实现和系统设计.实验对实时采集到的压力传感阵列数据进行压力分布测试,结果显示:对于站位(足底)压力评估的2288个传感阵列单个压力垫,系统每秒实时采集压力分布图100帧以上;对于卧位(平躺)的4个压力垫,每秒实时采集压力分布图25帧以上,均可以动态实时显示压力分布的变化,满足精细压力分布检测和评估系统的需要.     

连续血液净化系统中血压实时监测模块的研究

连续血液净化系统中血压值是确定患者病情的重要参数,因此设计了一种非侵入式的血压实时监测模块。该监测模块采用气压传感器作为检测血压的测量元件,低功耗的单片机MSP430F449作为处理核心,高精度的AD7714作为模数转换模块,实现了对循环管路中血压的非侵入式实时测量。实验结果表明,该血压实时监测模块能实现0.12%精度,输入、输出具有较好的线性关系,能准确反映血压的实时变化。     

基于数字微镜阵列的平顶光束空间整形

为了满足激光光斑质量高、扫描快速的目的,采用数字微镜阵列和误差扩散法对单平顶和多平顶的光束整形原理仿真,利用680nm激光建立了实验系统,并进行了光束整形验证。采用光束填充因子、光场调制度、均方根误差3种评价参量对整形结果进行评价,并对采用数字微镜阵列进行光束整形的能量利用率进行了测量和分析。结果表明,单平顶和多平顶整形的光束填充因子由整形前的36.1%分别提高到62.3%和56.7%;光场调制度由73.3%分别降到25.6%和30.3%。利用该光束空间整形方法,可得到高质量的多平顶光束,在快速激光扫描领域有一定的应用价值。     

可穿戴无线生物电反馈控制系统设计

针对基础医学中对脑电、肌电、心电等多种生物电采集及反馈的需要,采用高集成度的模拟前端作为信号传感方案,提出了一种基于生物电的闭环反馈控制方法,并给出具体电路实现和系统设计.实验结果表明:本系统信号采集范围在±2.5 V之间,精度可以达到0.5 μV,与标准仪器对比结果一致;生物电反馈范围±5V之间,精度可以达到0.1V...