超声激发声信号幅值实时监测HIFU焦域组织损伤*

聚焦超声消融肿瘤过程中的损伤实时监测是临床治疗面临的一个关键难题,双频聚焦超声不仅能提高治疗效率,且能在共焦区域激发出声信号,该声信号的幅值、频率等信息与焦域组织的机械和声学特性紧密相关。本文构建了一种双频聚焦超声治疗及组织损伤实时监测系统。该系统在聚焦超声辐照离体组织过程中,通过外部水听器接收双频激发的组织声发射信号,并通过上位机进行高速数据采集、数字滤波、时频处理等,分析声发射信号幅值与离体组织损伤之间的变化规律。实验研究结果表明：随着焦域组织损伤的形成,其弹性等声学特征发生改变,导致声发射信号幅值逐渐降低,表明声发射信号幅值的变化可较好地反映靶组织声学特征和结构的变化,从而实现聚焦超声治疗中靶组织损伤的实时监测。本文提出的监测方案相比传统超声影像监控更灵敏,有望为聚焦超声临床治疗中的组织损伤监控提供一种新的实时监测方案和手段。     

基于单片机的课室人数智能监测与自助查询系统研究

研究了一种应用于课室在座人数实时监测的分布式自动化系统。该系统通过在课室安装一个以STC89C52单片机和YL-62红外线传感器为核心的人数进出信息反馈和处理模块,进行编码后经过CC1101无线数据发射模块将信息发送至连接PC机串口终端的接收模块,利用PC机进行解码和运算处理并最终显示在VB程序界面,从而达到远程监测与查询课室人数的目的。该系统结构简单,成本低廉,性能可靠,具有较大的应用前景。     

基于GPS的物流车辆智能监控系统设计

为对物流车辆进行精准定位、检测和实时跟踪,需要物流车辆智能监控系统设计。当前使用的监控系统,在物流车辆进行运输的过程中,有遮挡物出现时无法精准的对物流车辆进行定位,当物流车辆停放在室内停车场时可能出现定位不到物流车辆的情况。为此,提出一种基于GPS的物流车辆智能监控系统设计方案。该系统硬件部分包括：GPS车载终端、监控中心服务器群和控制终端三部分,同时将全球定位系统与地理道路信息相结合,利用联通网络与国际互联网传输相关信息;系统软件部分使用联通分组通信技术,通过GIS软件与管理信息系统进行无缝连接,并由单片机S3C2440A向GPS模块发送控制中心下达指令,GPS接收指令并给予反馈,通过有效的分析反馈结果来提高监控终端的运行速度、稳定性以及精准度;GPS定位功能采用TDOA算法对物流车辆进行定位。实验证明,所提系统可以对物流车辆精准定位、实时监测和有效跟踪。     

适合传输快变信息信号的混沌调制保密通信

提出一种新的混沌调制通信方法.利用一个自适应控制器跟踪信息信号的误差对产生混沌载波的发射系统进行参数调制.同时，信息信号直接与混沌载波相乘作为发射信号驱动接收系统.在接收端，另一个自适应控制器维持收发系统的混沌同步并恢复出信息信号.由于同步误差与信息信号无关，从而实现了大幅度、快时变信息信号的混沌调制通信.理论分析和数值模拟的结果表明该方法增强了低维混沌系统的通信保密性. 关键词： 混沌调制 保密通信 自适应控制器 蔡氏电路     

基于Tiny OS2.0和Android4.2的可燃气监测系统

为了有效地减少由可燃气泄漏导致的损失和加强对可燃气使用的安全监测,提出了一种基于无线传感网络的可燃气监测系统;该系统主要由可燃气体无线监测节点和移动监控终端构成,其中无线监测节点是以8位超低功耗微处理芯片ATmega1281、2.4 GHz射频芯片AT86RF230和通用可燃气体传感器MQ-2为核心器件,基于tinyos2.0平台利用nesC语言设计完成节点感知程序;移动监控终端选用ARM处理器S5PV210,并基于安卓4.2平台设计实现实时报警、移动监控、动态显示等功能;试验结果表明,该系统具有布设简单、测量精度高、功耗低等优点,误警率不超过0.5%并可持续工作180天。     

HRB400焊接试样拉伸全过程声发射信号 时频能量特征*

为了深入研究螺纹钢拉伸全过程声发射信号特征,开展了完整和焊接试样的拉伸实验,通过SAEU2S型数字声发射系统对损伤特性进行实时监测。结合金属材料力学行为特性,根据计数率将全过程划分成不同的阶段,采用伪Margenau-Hill(PMH)分布进行了时频分析并利用小波包变换对信号进行了能量分析。结果表明：声发射特性参数能够很好的描述焊接对材料力学性能的影响,PMH分布具有良好的时频聚集性,频域和能量分析能够很好地描述焊接对材料力学性能的影响。实验结果为声发射技术应用于钢结构工程损伤定量、寿命预测、实时监测的研究提供了参考依据。     

基于FPGA的相控超声发射系统设计与实现

设计了一种以FPGA为核心的相控超声发射系统,对该系统工作原理及相控聚焦方法进行了研究;设计了一种二维相控阵列,并进行了阵列定点聚焦延时仿真;最后运用该系统实现了对相控阵列的高精度聚焦延时控制,并经过DA转换、电压及功率放大,产生了幅值及波形可控的激励信号,测试了该系统对实际目标的定位精度;实验结果显示对实际目标定位偏差在3%左右,该超声相控发射系统可实现相控聚焦发射,延时控制精度高,可靠性好。     

基于PLC与ZigBee的室内环境监控系统设计

环境监测点位具有分布范围广、点位多等特点,建立一套基于无线传感网络的环境实时监控系统,实现对区域内环境要素的在线监控,对及时掌握环境状况及有效控制环境污染的扩散有着直接而重要的作用;以CC2530芯片为核心构建ZigBee无线传感网络,并通过主控制器PLC将采集的数据进行分析与处理;利用主协调器及PLC将接收的监测数据传至上位机进行实时显示,由监控平台,结合红外收发器完成对外部设备的远程控制;上位机采用Wincc组态软件,结合西门子精智面板提供优异的人机交互界面体验;通过实验测试表明,该系统可实现大范围的室内环境参数的采集和传输以及远距离监控功能,且具有安装方便、扩展性强等特点,适用于需进行统一管理的智能楼宇建筑。     

一种低频大功率调频声波束扫描发射系统

本文介绍一种中心工作频率在４．５ｋＨｚ发射电功率８ｋＷ的１６基元线列阵发射系统，并介绍了使用ＤＳＰ５６００１数字信号处理产生线性调频扫描波束发射信号及接收信号的频域处理和和一些测试结果。     

一种声学炸点测量系统的设计及应用

针对常规兵器试验测试领域全天时地面炸点测试问题,设计并开发了一种由对讲机、数据采集卡构建的声学炸点测试系统。系统采用遥控装置解决测量分站对讲机的发射控制问题,中心站以多对讲机作为信号接收装置,采用同步数据采集卡实时采集回传的声信号。提出并实现了一种基于爆炸能量边沿识别的时延估计技术,用于后期数据处理和炸点坐标计算。试验结果表明该系统可以实现兵器试验爆炸点的声学定位,系统开发周期短、可靠性高、适应性强,具有一定实用性和推广价值。     

基于WiFi和GSM的无线监控系统设计与实现

针对无线监控的现实需求,设计了一种在STM32F4微处理器平台上的无线远程监控系统。该系统主要由传感器模块、主控模块、无线传输模块和监控终端模块四个部分组成,具有传感器驱动、自动报警和远程监控等功能。文中着重给出了系统的整体方案详细说明、各个模块的原理和性能参数、系统的软件设计等。经过调试与测试,系统不仅实现了预期的功能,而且具有良好的实际应用前景。     

虚拟式声显微镜及应用技术研究

本文描述一台虚拟式扫描声显微镜及应用技术研究，它的硬件特别简单，仅由一台带有超高速A/D卡和快脉冲收发卡的PC机和机械扫描系统组成，主要的功能均由软件完成，脉冲收发卡仅包括脉冲产生和高频放大器，A/D卡采用PCI总线，采样率1GSPS，数据传输率100MB/s，系统能采集并实时显示频率达百兆的未检波回波信号，采修订本以的信号经软件处理，可在屏幕上实时显示样品的A、B、C型幅度像或相位像，仪器利用信号处理技术提高信号的信噪比；进行特征提取，识别，该仪器在材料识别，电子、光电子器件和焊接质量检测等方面功能较强，具有广阔的开发应用前景。     

Acoustic tomography of the nonlinear parameter by a small number of transducers

A wave approach to solving the problem of reconstructing the acoustic nonlinear parameter distribution by a simple transmitting-receiving system with broadband modulation of primary waves is proposed. The approach uses the effect of sound scattering by sound, which makes it possible to employ a complicated time processing of signals instead of spatial processing and, consequently, to reduce the number of transmitting and receiving transducers. The possibility of practical implementation of a two-dimensional tomographic scheme based on coherent correlation processing of broadband quasi-random signals at combination frequencies is analyzed. Results of model numerical experiments on reconstructing complicated spatial distributions of the nonlinear parameter are presented.     

偶极随钻声波测井声压和径向位移响应的差异*

声波测井仪接收到的电信号通常是多个压电片响应的叠加,它主要是由声压还是径向位移响应转化而来,或是两种响应兼有目前未有定论。该文通过实轴积分法和复变函数法计算并对比分析随钻声波测井的声压和径向位移场,发现这两种响应特性有着显著的差异。首先,软地层的偶极随钻测井时,声压信号包含钻铤波和舒尔特波两个波群,而径向位移信号仅有钻铤波波群;其次,单极声源情况下,声压和径向位移信号的钻铤波能量分别集中在钻铤内、外壁,而偶极情况恰好相反,可见,钻铤按照单极情况的分析结果进行刻槽后,高频时的拖尾现象会影响偶极信号中舒尔特波对横波速度的反演。因此,阐明两类信号的差异对横波速度的反演和钻铤波的压制都具有重要意义。     

Transmission loss prediction of reactive silencers using 3-D time-domain CFD approach and plane wave decomposition technique

A predictive method is proposed to determine the transmission loss of reactive silencers using the three-dimensional (3-D) time-domain computational fluid dynamics (CFD) approach and the plane wave decomposition technique. Firstly, a steady flow computation is performed with a mass-flow-inlet boundary condition, which provides an initial condition for the following two unsteady flow computations. The first unsteady flow computation is conducted by imposing an impulse (acoustic excitation) superimposed on the constant mass flow at the inlet of the model and then adding the non-reflecting boundary condition (NRBC) when the impulse completely propagates into the silencer. The second unsteady flow computation is conducted for the case without acoustic excitation at the inlet. The time histories of pressure and velocity at the upstream monitoring point as well as history of pressure at the downstream monitoring point are recorded during the two transient computations. The differences between the two unsteady flow computational results are the corresponding acoustic quantities. Therefore, the incident sound pressure signal is obtained by using plane wave decomposition at upstream, while the transmitted sound pressure signal is just the sound pressure at downstream. Finally, those two sound pressure signals in the time-domain are transformed into the frequency-domain by Fast Fourier Transform (FFT) and then the transmission loss (TL) of silencer is determined. For the straight-through perforated tube silencers with and without flow, the numerical results agree well with the published measurements.     

隐蔽通信中基于水声信道的密钥生成技术*

水声传感器网络实现了高度智能化、自主性强、分布式、全天候的水下信息采集、传输、处理及融合,是水下目标的监测、定位、跟踪与分类等应用的最佳选择之一。针对隐蔽传输中的加密,提出了基于水声信道响应特征产生密钥的方法,通过利用水声信道的短时相关性,通信双方实时的产生加密密钥,以保证信息的保密性能。通过将信息隐藏技术和密钥生成技术相结合,确保水声信息的隐蔽传输。仿真与试验结果表明,基于提出的密钥生成方法能够生成匹配密钥,为水声隐蔽通信提供加密支持。     

新一代DCS中智能温度监控系统设计与实现

传统的分布式温度监控方法存在费时费力、不便应用在特殊环境、不便用于多点融合监控等弊端,设计并实现了新一代DCS智能温度监控系统,通过核心为ARM7LPC2292芯片的下位机及时调整全部温控点的温度,自主设置温度、显示实际温度与报警;采用核心为89C51微处理器模块,将上、下位机的信息互相传递,确保上位机随时查询温度信息;通过CC2530终端节点实时采集测温终端的温度数据,将温度数据无线发送给CC2530协调器节点,不在采用传统的中转服务器方式,而是采用协调器节点通过串口与上位机进行通信,并在上位机中进行温度数据的处理和存储。软件设计过程中,对系统监控过程中上位机和下位机间的主从通信方式进行详细分析,并给出了系统温度监控数据通信传输的流程图,分析了系统实现温度监控的数据库访问代码以及温控曲线显示代码的设计。实验结果说明,所设计系统性能好、操作简单、控制准确率高。     

小波包节点分段阈值降噪在水声监听中的应用*

水声目标信号在发送、传播过程中,易受到环境噪声、系统自噪声等影响,因此水声监听过程中目标信号会掺杂大量噪声信息。为提高获取目标信号的准确性和可靠性,降低噪声,在已有小波分析基础上,提出小波包节点相对能量判断最优分解层,最优分解层节点系数分段阈值处理重构方法,实现水声监听信号分频段去噪。将0.1 kHz~8.4 k Hz实验数据按节点频率排序划分为5个强弱不同的频段信号实现消噪提取,结果表明该方法可将噪声信号与目标信号有效分离,与全局单一阈值相比,具有较好降噪能力。该方法打破了小波阈值去噪高频处理的局限性,提高了识别精度,改善了全局单一阈值去噪存在的短板,在鱼类分析识别、舰船监听、深海探测等方面具有一定的推广和应用价值。     

Low frequency acoustic signals associated with rock falls,thunderstorms, and wind turbulences in field environment

This paper characterized the observed low frequency acoustic signals generated by rock falls, thunderstorm, and wind turbulence in large rocky landslide. A digital infrasonic recording system was deployed on site to capture real-time low frequency acoustic signals associated with rock falls. An advanced non-stationary signal analysis method, i.e. Empirical Mode Decomposition (EMD), was applied to get insight to the characteristics of the low frequency acoustic signals induced by the hazards. Joint time–frequency distribution spectra technique was used to detect distinctive features of the events. The study shows that the low frequency acoustic signals can be excited by rock falls, thunderstorm and wind turbulence in the field environment, but the signal varies in both time domain and frequency domain with different patterns depending on the physical processes. The results demonstrated that the EMD-based signal processing technique is capable of extracting distinctive features to differentiate acoustic signals in real environment.