有监督学习的超声背散射方法在骨质评价中的应用

在超声背散射方法评价骨质的实际应用中,如何更为准确地判断测量对象是否为骨质疏松是一个重要问题。提出一种有监督学习的超声背散射评价方法,根据超声背散射离体实验的信号处理结果,对松质骨样本使用支撑向量机和自适应增强的有监督学习算法进行预测和分类。研究结果表明,有监督学习的超声背散射评价方法分类的准确率为80.00%~82.86%,并且对骨质疏松的样本具有较高的特异性(特异度>92.3%)。因此有监督学习的超声背散射评价方法具有有效性,评价效果优于现有的其它定量超声方法,对超声背散射方法的在体应用有一定帮助。     

空间频率域超声背散射参量用于骨质状况的评价*

在超声背散射骨质评价中,不同测量感兴趣区域(ROI)的超声背散射信号会有波动,致使诊断准确度降低。该文目的是研究超声背散射信号随测量区域的变化规律。采用空间扫描方法离体测量了35块骨样本,将超声背散射参数从空间域变换到空间频率域。结果表明,超声背散射参数的主要空间频率成分集中于低频部分;空间频率域超声背散射参量最大值(MASF)与骨矿密度等参数具有中高度显著相关性(R2=0.45~0.83,p0.001);空间频率域超声背散射参量衰减系数(AC)也与松质骨密度及结构特征有显著相关性(R2=0.41~0.72,p0.001)。研究表明空间频率域变换方法有助于明确超声背散射信号随测量ROI的变化规律,空间频率域的超声背散射相关新参量评价松质骨状况具有可行性。     

超声导波的频散补偿与模式分离算法研究

超声导波已被广泛应用于无损检测与评价,针对超声导波应用中普遍存在的模式混叠与频散问题,本文在采用频谱相位与信号时延函数建模导波频散信号传递系统的基础上,提出了一种单一模式的频散补偿算法。进一步地,通过将选择性频散补偿技术与导波模式分离相结合,本文算法克服了传统补偿算法所不能解决的多模式导波频散问题。板中的Lamb波A0,A1和S0混合模式仿真分析表明,本算法不仅可用于单一导波模式信号合成与频散补偿,而且可在实现多模式混合导波信号选择性频散补偿基础上,解决多模式导波信号中单一模式提取与分离。本文研究有助于超声导波多模式频散信号的分析与处理.     

频散瑞利波纵向衰减规律研究

理论推导了有液体层时瑞利波能量沿纵向的衰减公式,利用在金属铝板中的方形人工槽进行了相应超声实验验证,理论计算值与实验值吻合较好,并实验证实了有液体层时与无液体层时瑞利波速的差别,讨论了瑞利波衰减规律在实际检测中的作用.     

基于单向测量超声背散射系数的晶粒尺寸评价高效方法

镍基高温合金GH4742具有优异的机械性能,而晶粒尺寸是影响其性能的关键因素.基于物理模型的超声背散射法可以实现晶粒尺寸高效和准确的评价,但受限于复杂模型或多角度声束测量.因此,本文提出了一种只需单向测量的背散射系数法,且无需考虑测量系统等无关因素的影响.基于独立散射模型,推导了只与材料相关的背散射系数;利用空间相关函数描述了晶粒尺寸与背散射系数的关系;采用参考信号剔除干扰因素的影响,实现实验背散射系数的快速提取.制备三组不同晶粒尺寸的GH4742试块进行相控阵超声实验和平均晶粒尺寸评价,并与金相法结果进行对比.结果表明本文方法得到的晶粒度与金相法结果最大相对误差为–22.7%,最小相对误差为–3.7%.     

反铁磁体中电磁振荡的频散和衰减

本文是考虑到电磁波的相对效应(位移电流起作用)和介质的交换效应,对反铁磁体中的电磁振荡的频散作了一定的讨论,并计算了频谱的偏振态。另外,考虑到介质中有阻尼存在,对耦合振荡的传播和衰减作了讨论,并粗略地估计了振荡的穿透深度的数量级。     

超声背散射法评价松质骨状况的研究

超声背散射法评价松质骨状况及诊断骨质疏松症是近年来医学超声领域内的研究热点之一,现已取得了显著的进展。本文将介绍近年来超声背散射法及其参量评价松质骨状况的研究进展,并分析超声背散射相关参量频谱质心偏移量（SCS）和平均骨小梁间距（TbSp）与骨矿密度（BMD）的相关性。研究结果表明,超声背散射参量与BMD有较高的相关性。最后提出了将来研究中需要努力的方向。     

圆管超声导波频散与多模态特性

超声导波检测技术作为一种新兴的无损检测技术广泛应用于圆管类结构。为选择合适于不同缺陷检测的导波模态,推导分析了圆管导波传播的运动方程和频散方程;利用数值计算的方法得到了超声导波在圆管中传播的频散曲线和各模态沿壁厚方向的位移分布图,分析得出各个模态对不同缺陷的敏感程度;以一种特定的圆管为例,建立圆管缺陷有限元模型,对不同类型圆管缺陷对导波传播特性的影响进行仿真计算。结果表明,纵向模态对周向缺陷比较敏感,而扭转模态则对轴向缺陷更敏感,仿真结果与理论分析结果相吻合,为圆管缺陷检测的超声导波模态选择提供了理论依据。     

同轴电缆测量纳秒脉冲信号衰减的数字补偿

为了减小较长的信号传输电缆对纳秒量级前沿测量信号波形的畸变,提出了一种同轴电缆信号衰减数字补偿的方法。该方法利用信号在电缆中传输的衰减特性,结合标定或者扫频所得频响进行拟合,得到电缆的频响特性函数,再对电缆的出口信号进行反补,可以重建入口信号。经过实验验证,此补偿方法可以明显改善信号传输系统的频响特性,对于实验中的100 m的SYV-50-7-2同轴电缆,补偿前传输带宽-3dB约在40 MHz处,补偿后传输带宽约为1 GHz。     

板状结构Lamb波频散补偿与聚焦接收成像检测

对板状结构中Lamb波的频散和多模现象进行了理论分析,采用有限元仿真方法获取了Lamb波与缺陷作用后的回波信号,对信号进行聚焦接收处理,即在一定距离范围内利用导波频散特性对各个模式信号进行频散补偿,提取补偿后信号的幅值,结果表明当所得信号幅值最大时,所对应的补偿距离等于缺陷与换能器之间的实际距离.利用这一结论,提出了以...     

含平行裂缝储层中地震波频散、衰减、及频变各向异性*

裂缝厚度(张开度)对裂缝储层有效渗透率等起关键作用因而探测裂缝厚度对裂缝储层的勘探开发具有重要意义。针对此,该文主要介绍地震波在含平行裂缝储层中的频散、衰减及频变各向异性特征,及其与裂缝厚度的关系。重点探讨了流体运动与散射两种主要机制,并介绍了最新的理论模型研究进展。研究表明,裂缝厚度对流体运动与散射机制均会产生重大影响,主要影响频率范围为流体运动的高频区域和散射的低频区域。该频率范围常在地震频带内,故在实际地震勘探中应考虑裂缝厚度的影响,其同时为地震探测裂缝厚度提供了理论基础。最后,还探讨了流体运动与散射机制的耦合作用,并给出了相应的理论模型。结果表明,两种机制相互耦合时,地震波的频散衰减特征会发生明显变化,应予以考虑。     

线性黏弹性各向异性介质速度频散和衰减特征研究

地层岩石既非各向同性的,也非完全弹性的,正确地描述波在地层中的传播需要搞清楚岩石的各向异性和黏弹性特征.针对裂缝性地层的裂缝发育方位问题,建立具有任意方位角的方位各向异性黏弹性本构关系.使用均匀平面简谐波分析方法研究其频散关系,得到Christoffel方程,进而获得均匀平面波的复速度、相速度、衰减系数和品质因子的表达式.通过黏弹性方位各向异性页岩和砂岩进行模拟,研究了波场在地层中的传播特征,如相速度、衰减系数和品质因子等随频率、方位和入射角的变化关系 关键词： 黏弹性 各向异性 相速度 衰减系数 品质因子     

圆管超声导波频散与多模态特性研究*

超声导波检测技术作为一种新兴的无损检测技术广泛应用于圆管类结构。为选择合适于不同缺陷检测的导波模态,推导分析了圆管导波传播的运动方程和频散方程;利用数值计算的方法得到了超声导波在圆管中传播的频散曲线和各模态沿壁厚方向的位移分布图,分析得出各个模态对不同缺陷的敏感程度;以一种特定的圆管为例,建立圆管缺陷有限元模型,对不同类型圆管缺陷对导波传播特性的影响进行仿真计算。结果表明,纵向模态对周向缺陷比较敏感,而扭转模态则对轴向缺陷更敏感,仿真结果与理论分析结果相吻合,为圆管缺陷检测的超声导波模态选择提供了理论依据。     

超声散斑相移法测量技术

超声散斑相移法能满足工程建设中对水下物内层界面关键点位移进行测量的特殊要求。测量时,引入数字参考信号与物面测点上的散斑信号进行数字干涉,获得叠加信号强度。界面位移前后,应用软件逐步改变参考信号相位,可逐步改变叠加信号强度,根据这些信号强度值可计算出测点的位移量。应用此技术对水下试件内层表面的法线和切线方向上的位移进行了实测,测量结果与理论值有较好的吻合;研究表明打磨后的粗糙外层界面不影响应用相移法进行测量。在应用相移法测量时,不需声像转换,不需全场扫描,测量精度不受散斑尺寸限制。     

固体内耗与超声衰减

一、弹性体的特征对于一个弹性体,应力σ和应变ε遵从胡克定律：σ＝Ｍε,Ｍ是弹性模量;或ε＝Ｊσ,Ｊ是顺度．在一般情况下,对于任意的形变来说,应力和应变应该用二级张量来表示．上述的胡克定律是标量的形式,只适用于简单的形变模式,例如纯切变,单轴拉伸或流体静压力形变;这时Ｍ是切变模量Ｇ、杨氏模量Ｅ或体积模量.理想的弹性行为要满足四个条件：（１）应力对于每个应力水平的响应是线性的;（２）上述的响应是可....     

兆赫超声衰减、内耗和声速测量装置

本装置用超声脉冲回波与定标指数波形比较的方法测量超声衰减。使用的频率范围是5—55MHz,衰减系数测量范围是0.01—3dB/μs,固体中声速的测量精确度是±0.1％。用本装置测量了纯铝单晶中的内耗。     

超声表观积分背散射系数评价新生儿骨状况的可行性研究

新生儿骨发育状况的超声评价有重要意义。本文研究用超声背散射信号来评价新生儿骨发育状况的可行性。提出将超声表观积分背散射系数(AIB)用于评价新生儿松质骨状况,研究了不同超声频率下AIB与婴儿体重、出生天数之间的关系。研究结果表明,足月儿的AIB明显大于早产儿的AIB;足月儿的体重和AIB相关性较弱;早产儿的AIB参数和出生天数具有较高的正相关性(R=0.633)。说明超声背散射信号及其参数AIB可用于评价新生儿松质骨发育状况。     

纤维复合媒质中的超声衰减

为了精确估计纤维复合煤质中散射所引起的超声衰减，必须计及纤维之间的多次散射现象本文提出了纤维复合煤质中任一点有效入射声场的计算方法当超声纵波传播方向与纤维轴线相垂直时，散射横波并不影响有效入射声场；导出了考虑多次散射后超声衰减系数的表达式；数值计算了玻璃／金属铝复合媒质中纵波衰减系数随频率的变化关系 关键词：     

超声衰减和速度谱测量亚微米乳液的粒径

研究了超声衰减谱法和相速度测量高浓度多分散脂肪两相乳浊液的粒径分布问题.在理论分析基础上,实验测量了多个浓度(2%～20%)脂肪乳试样在2～13 MHz频带下超声衰减和相速度谱,结合反演算法由实验数据计算出乳浊液颗粒的粒径分布,并讨论了相速度法的意义和特点.将原始浓度(20%)下测得粒径分布与消光法在稀释条件下相同试样测量结果作对比,二者比较吻合,表明超声谱法可在无稀释的高浓度条件下作乳浊液粒径分布的表征.