基于心磁信号的心脏电流偶极子阵列成像及相关性质的研究

超导量子干涉器（SQUID）能探测到微弱的心脏磁场信号. 通过对所得的心磁信号进行分析,可为许多心脏疾病的诊断提供依据. 利用心磁信号,采用极小范数最小二乘法（MNLS）对心脏的电流偶极子阵列进行重建,从而实现了对心脏内部等效电流源的成像. 在使用MNLS进行电流偶极子阵列反演重建的过程中,反演所需的心磁信号,分别由单电流偶极子和电流多极子作为激发源模拟得到,以及由SQUID实际测量得到. 同时,对不同心磁信号反演得到的电流偶极子的分布规律进行了分析. 此外,还给模拟的人体外心磁信号施加了均匀噪声和随机噪声,研究不同信噪比的均匀噪声和随机噪声对电流偶极子阵列重建的影响. 关键词： 心磁信号 超导量子干涉器 电流偶极子阵列重建 极小范数最小二乘法     

9通道心磁图仪性能测试与临床应用研究北大核心CSCD

中国科学院上海微系统与信息技术研究所自主研制了9通道心磁图仪,可在闹市区的简易磁屏蔽环境中稳定工作.本系统包含9个信号通道和3个参考通道,通过采集人体的36点心磁信号,可提供等磁图、伪电流密度图等一系列磁成像,供医生解读.本文主要基于该系统进行了完整的性能测试与评估,测得该系统多周期时域噪声水平优于4pT,系统带宽为DC-40Hz,9个信号通道的磁场-电压转换系数约为2500pT/V、系统摆率达0.3×106Φ0/s.目前,该系统已经成功采集接近50余例志愿者的心磁数据,为临床研究提供了极具价值的医学信息.     

超导磁梯度张量探头结构优化方法研究

针对传统超导磁梯度张量探头中多个磁梯度计间的噪声互扰会降低系统灵敏度的问题,本文提出了一种基于二维傅里叶变换的磁梯度张量探头结构优化方法。通过二维傅里叶变换及逆变换将磁场矢量Z分量沿着Z轴方向的二阶空间导数B_zzz转换为磁场矢量的3个分量以及一阶磁梯度张量的5个独立元素,把通常至少需要6个SQUID一阶平面磁梯度计的探头结构简化为只需要1个二阶SQUID磁梯度计的探头结构,消除了磁梯度计之间的噪声干扰,系统灵敏度提高了1个数量级。实验结果表明该探头具有良好的探测能力,证明了这种优化方法的可行性。     

在SQUID心磁测量中基于奇异值分解和自适应滤波的噪声消除法

采用矩阵奇异值分解(singular value decomposition, SVD)的方法，对高温射频超导量子干涉仪(HTc rf-SQUID)采集到的单通道心磁信号进行处理.证明了对于近似周期性的心磁信号，在无参考噪声的情况下矩阵奇异值分解的方法与自适应窄带陷波相结合有较好的消除广谱噪声的效果. 关键词： 高温射频超导量子干涉仪 心磁信号 奇异值分解 噪声消除     

基于深度学习的微电流测量

在微电流测量中,抑制噪声干扰是重点问题。针对目前消除噪声干扰多集中在装置设计阶段,提出一种借助深度学习技术在数据处理阶段消除噪声干扰的测量方法。以微电流测量装置的输出电压值和计量所高精度万用表的微电流相对真值构成数据样本,选用Tensorflow实验平台,利用1500个数据样本训练“最优神经网络”以对微电流值进行预测,并利用剩余的27个样本检验。实验结果表明,较传统最小二乘法解得的“最佳函数”,深度学习方法能较好消除噪声干扰,平均相对误差更小、预测精度更高。     

基于可见-近红外光谱和多光谱成像技术的梨损伤检测研究

提出了利用可见-近红外光谱技术和多光谱成像技术检测鸭梨损伤随时间及程度变化的新方法.利用可见-近红外光谱技术,分别结合偏最小二乘(panial least squares,PLS)和最小二乘支持向量机(least squares-support vector machine,LS-SVM)方法对鸭梨受损程度和受损天数进行预测.结果表明,两种方法在鸭梨损伤后期对损伤程度的判别均具有较好的效果;LS-SVM方法对鸭梨轻度损伤的损伤天数的预测精度较高,但重度损伤天数的预测效果不如PLS方法.然后利用多光谱图像预测鸭梨受损天数.研究发现,利用LS-SVM建立的模型预测效果较稳定,预测结果相关系数均在0.85左右.说明利用可见-近红外光谱分析技术和多光谱成像技术能够快速无损地检测出鸭梨的损伤程度及时间,为鸭梨检测提供了一种新方法.     

基于快速最小二乘法的两步随机相移算法研究

在相移干涉测量中,为了在较短时间内实现较高的精度,提出了一系列基于快速最小二乘法的两步随机相移算法.以双滤波和差归一化算法、单滤波和差归一化算法和格兰-施密特正交化算法计算出来的相位作为迭代初始值,利用没有滤波的两幅相移干涉图进行最小二乘法运算以获取最终的相位,为了节省时间,只选取有限数量的像素来参与迭代运算.通过比较...     

基于弹载双视场星敏感器求解姿态的几种算法研究

利用弹载星敏感器观测得到的数据,采用三种不同的姿态求解算法,分别计算出了弹体的姿态。通过比较损失函数和处理时间,得出QUEST算法精度高,处理时间短,适用于求解双视场星敏感器的导弹姿态。     

基于拉曼光谱成像技术的铁质文物锈蚀产物定量模型研究

铁质文物是我国文化遗产的重要组成部分。由于化学性质较为活泼,铁质文物易发生腐蚀劣化。锈蚀产物对铁质文物的稳定性有较大影响,因此判断铁质文物锈蚀产物的组成特征,对于铁质文物稳定性评估具有重要意义。以赤铁矿(α-Fe₂O₃),磁铁矿(Fe₃O₄),四方纤铁矿(β-FeOOH)三种铁质文物的锈蚀产物为研究对象,采用拉曼光谱成像结合主成分回归法(PCR)和偏最小二乘法(PLS),同时结合多种预处理方法,构建了两组二元混合锈蚀(α-Fe₂O₃+Fe₃O₄, α-Fe₂O₃+β-FeOOH)的定量模型。结果表明,对于α-Fe₂O₃+Fe₃O₄二元体系,PCR和PLS算法构建模型的定量效果基本一致,α-Fe₂O₃和Fe₃O_...     

基于高温超导量子干涉仪的超低场核磁共振成像研究

对基于高温超导量子干涉仪的低场核磁共振成像进行了较为系统的探索.首先对低场核磁共振系统进行了改进和完善,使得装置能够用于成像实验.在此基础上进行了一维、二维成像实验并取得了成功.二维成像分别采用了直接背投影成像法和傅里叶变换重建法.采用直接背投影方法成功获得了不同水样品分布的图形并与实物符合较好,同时还尝试对生物样品如青椒和芹菜的切片进行了成像,也得到了符合原物的二维投影像.尝试用傅里叶变换法对水样品进行成像,得到的图形能够显示样品轮廓,但信噪比偏低.对两种二维成像方法进行了比较和讨论.     

The forward and inverse problem of cardiac magnetic fields based on concentric ellipsoid torso-heart model

<正>This paper constructs a concentric ellipsoid torso-heart model by boundary element method and investigates the impacts of model structures on the cardiac magnetic fields generated by both equivalent primary source—a current dipole and volume currents.Then by using the simulated magnetic fields based on the torso-heart model as input,the cardiac current sources—an array of current dipoles by optimal constrained linear inverse method are constructed.Next, the current dipole array reconstruction considering boundaries are compared with that in an unbounded homogeneous medium.Furthermore,the influence of random noise on reconstruction is also considered and the reconstructing effect is judged by several reconstructing parameters.     

Cardiac magnetic source imaging based on current multipole model

It is widely accepted that the heart current source can be reduced into a current multipole. By adopting three linear inverse methods, the cardiac magnetic imaging is achieved in this article based on the current multipole model expanded to the first order terms. This magnetic imaging is realized in a reconstruction plane in the centre of human heart, where the current dipole array is employed to represent realistic cardiac current distribution. The current multipole as testing source generates magnetic fields in the measuring plane, serving as inputs of cardiac magnetic inverse problem. In the heart-torso model constructed by boundary element method, the current multipole magnetic field distribution is compared with that in the homogeneous infinite space, and also with the single current dipole magnetic field distribution. Then the minimum-norm least-squares (MNLS) method, the optimal weighted pseudoinverse method (OWPIM), and the optimal constrained linear inverse method (OCLIM) are selected as the algorithms for inverse computation based on current multipole model innovatively, and the imaging effects of these three inverse methods are compared. Besides, two reconstructing parameters, residual and mean residual, are also discussed, and their trends under MNLS, OWPIM and OCLIM each as a function of SNR are obtained and compared.     

两种均匀磁介质分界面上有长载流导线的场和电流分布

分析两种均匀磁介质分界面上有长载流导线的场和电流分布，指出磁感应强度B=B(r)φ径向对称分布是由径向对称分布的总电流j=j(r)ez(包括传导电流和磁化电流)所激发,探讨了传导电流的分布与磁感应强度B、磁场强度H和磁化电流的分布的关系。     

高温超导导线在低平行磁场下传输性能的研究及其在电缆应用中的影响

在迄今流行的认知当中,第二代高温超导导线相对于一代导线具有更优良的磁场性能,然而本研究发现在液氮温度和低平行场(平行于导线宽面)的条件下实际情况恰好相反。文中通过测量研究和文献调研相结合,确认了这一现象的可靠性。高温超导电缆在远距离输电和大型城市输电方面都具有显著的性能优势,必将为我国电力能源领域带来重大的技术变革。而在高温超导电缆等应用技术中,低平行场是典型的使用条件,根据本研究得到的数据并考虑到价格因素,目前一代导线在这些应用领域中具有明显的相对优势。     

基于垂直引线和调制电流的三线环形磁导引

提出了一种在单层原子芯片上实现闭合且导引中心无磁场零点的环形磁导引的新方案. 芯片表面刻蚀的导线结构由同心等距三环线构成, 三环线的电流引线垂直于芯片表面. 加载直流电流后, 这种构型即可在芯片表面附近产生闭合的环形磁导引. 交流调制三环线电流后, 环形磁导引的势能极小值附近不再存在磁场零点且其磁场起伏小. 这种方案可用于基于物质波干涉的原子芯片陀螺仪研究.     

圆环电流的磁场以及两共轴圆环电流之间的相互作用力

直接由毕奥－萨伐尔定律计算圆环电流在空间任一点产生的磁场，并由此求出两共轴圆环电流之间的相互作用力。     

Chemical synthesis and studies on structural and magnetic properties of fine grained nickel cadmium ferrites

The cadmium substituted nickel ferrites Ni_1−xCd_x Fe₂O₄ (x=0.2, 0.4, 0.6) has been prepared by the self-propagating auto combustion method. Phase identification of the samples was studied by XRD patterns which are characteristics of cubic spinel structure ferrites. As the content of cadmium in the ferrites increases the lattice parameter. The tetrahedral and octahedral vibrations in the samples were studied by Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectra. The SEM study reveals the fine-grained nature of ferrites with little agglomeration. The decrease in the drift mobility is found with increase in cadmium content. DC resistivity indicates the semiconducting nature of the samples. The Super Quantum Interference Device measurements were taken to study the magnetic properties of the samples.     

圆电流磁感线的分布及磁感应强度的函数表达式

从圆电流的矢势出发,导出了其磁感线所满足的方程,运用数学软件MatLab绘出了其磁感线的分布图.然后用公式B=Δ×A求出了圆电流在空间任意点磁感应强度的函数表达式,并图示了其变化情况.