双光束干涉产生的动态散斑

本文推导出双光束干涉情况下产生的动态散斑场的时间空间相关函数,并且利用光子相关技术进行实验验证,得到与理论完全符合的结果。 关键词：     

Scaling Behaviour and Memory in Heart Rate of Healthy Human

We investigate a set of complex heart rate time series from healthy human in different behaviour states with the detrended fluctuation analysis and diffusion entropy （DE） method. It is proposed that the scaling properties are influenced by behaviour states. The memory detected by DE exhibits an approximately same pattern after a detrending procedure. Both of them demonstrate the long-range strong correlations in heart rate. These findings may be helpful to understand the underlying dynamical evolution process in the heart rate control system, as well as to model the cardiac dynamic process.     

课程思政融入大学物理教学的设计——以“磁场对运动电荷的作用”为例

课程思政融“立德树人”教育于各类课程中,是实现高校高质量教育实效性的积极探索.提出在大学物理课程的课堂教学中融入思政元素的设计方法,主要包括制定思政教育的目标,创新课堂教学方式,丰富思政教育的内容,探索评价体系.以“磁场对运动电荷的作用”小节为例的教学设计,体现了在课堂教学中实现具有物理学科特点的思政融入途径与德育功能,为大学物理融入课程思政的设计提供参考案例.     

一种基于非衍射波的高帧率超声成像发射系统的研究

基于非衍射波的高帧率(high frame rate,HFR)超声成像的前提是发射阵列波(array beam)声场,但由于阵列波的正弦函数特征使对超声发射信号加权处理变得比较困难,导致了发射系统复杂.针对这一问题,本文提出一种有效的解决方案.基于傅里叶变换理论,从方波的能量成分主要集中在基波这一特性出发,采用单值方波对超声传感器发射信号进行加权,用一个功率信号源和简单的电子开关网络实现了HFR系统中所需要的发射电路.实验表明,这种方案对HFR的成像质量几乎没有什么影响,但大大简化了HFR成像系统,这为HFR超声成像方法在现有B超声系统上的实现提供了一个可行的方法.     

基于空域分解的非线性有限声束快速计算

研究非线性有限声束的一种快速数值计算算法.理论研究表明非线性有限声束存在多种耦合:谐波之间的全耦合,各场点沿轴向的递推耦合以及沿径向的局部耦合,因此可以通过声场的径向空间区域分割提高计算效率,采用多线程实现并行计算.对非线性高斯聚焦波的计算结果表明,当声场计算规模与分割线程数合理匹配时,算法能够显著提高计算速度同时保证计算精度,计算结果与理论分析相符.     

基于Fourier-Bessel级数的Bessel型超声场二次谐波近场特性研究

将Fourier-Bessel级数引入KZK方程的求解，用于计算黏滞媒质中零阶Bessel型超声场的二次谐波声场，得到其级数形式的解析解，并由此得出二次谐波声场在近场分布的一个新结论.设声源表面声压分布为J₀(α₀r)，则二次谐波声压在近场的径向分布服从J²₀(α₀r)函数规律.这一结论合理解释了相关的实验结果，表明二次谐波声场在近场和远场有不同的径向分布，从而解决了非线性Bessel型超声场二次谐波的近场分布问题.研究还发现二次谐波声场具有类似基波声场的有限衍射特性.给出了一个数值计算和仿真实例.     

子阵列差分系数加权的超声成像算法

传统的自适应加权系数可以有效改善超声图像的分辨率和对比度,但会影响背景图像的散斑特性,因此提出子阵列差分加权系数(SDF)以提升图像质量。该系数适用于传统线扫描超声成像,首先对阵列接收到的回波信号采用子阵列平滑的方式计算均值,得到信号中高相干性成份的强度,再用差分的方式反映相邻阵元回波信号之间的差异性,最后对延时叠加(DAS)成像结果进行加权成像。仿真和实验结果表明SDF (L=8)加权算法相对于传统的DAS成像算法,可以有效改善分辨率和对比度,其中仿真数据的对比度提高了62.9%,体模实验数据的对比度提高了74.7%。相对于相干系数(CF)、广义相干系数(GCF)和信号均值标准差系数(SMSF),SDF可以改善背景组织的成像质量,其中仿真图像的散斑信噪比(SSNR)分别提高了36.8%,5.7%和26.2%,体模实验图像的SSNR分别提高了48.6%,17.0%和20.9%。可见SDF系数可以有效改善超声成像的质量。      

互相关自适应加权的医学超声成像算法研究

根据超声成像系统的超声回波信号互相关性,提出互相关自适应加权超声成像算法.该算法根据散射点回波信号之间的空间相关性设置加权系数,对不同位置的散射点进行自适应加权成像,从而降低了成像系统的旁瓣,抑制了相关性较差的噪声.通过Field II仿真的点目标和吸声斑目标处理结果表明该方法成像的横向和纵向分辨率高,成像速度快.相对于延时叠加(DAS)算法,该算法对散射点成像可提高对比度16 dB,对于吸声斑成像可提高对比度0.85 dB.最后采用完备数据集进行实验,结果表明该算法成像分辨率优于DAS算法,对比度提高了17 dB.     

特征空间最小方差波束形成与相关系数特征值加权相融合的超声成像算法

为了进一步提高超声成像的质量,提出一种信号特征空间的最小方差波束形成与相关系数特征值加权相融合的超声成像算法。利用超声回波信号具有一定的相关性,而相关系数空间最大特征值可以反映回波信号相关性较强的性质,将该特征值作为自适应加权系数对信号特征空间最小方差波束形成(EIBMV)的结果进行加权成像,得到高质量的成像结果。通过对散射点目标和斑目标的Field II仿真,结果表明该算法相对于EIBMV算法,亮斑对比度提高了4.22 dB,暗斑对比度提高了1.88 dB,并且进一步提高了横向分辨率。      

次方样本熵自适应加权的超声合成孔径成像算法

利用相位相干系数(PCF)和广义相干系数(GCF)对波束形成后的结果进行加权,能有效提高超声成像的质量,但存在背景组织亮度降低,对比度不高,以及远处目标成像强度降低等问题。本文提出一种基于次方样本熵的合成孔径成像算法,将单个孔径发射时的低质量成像结果作为元素,根据孔径位置排列,构成空间向量。根据不同成像点对应的空间向量的随机性不同,计算每个点的空间向量的次方样本熵,并将该熵值作为权系数进行加权成像。采用FieldⅡ仿真数据成像结果表明,相比于传统的DAS算法,次方样本熵方法能够提高成像的分辨率和对比度;相比于PCF和GCF算法,次方样本熵方法能够在不损失组织背景强度的情况下,进一步改善了成像质量。