带宽范围为120dB的双对数变换器ADL5310

ADL5310是美国ADI公司生产的具有两个独立通道的双对数变换器。它具有对光电转换的最优化接口和温度特性稳定的对数输出，同时带有可由用户配置的输出缓冲放大器，其对数转换传递函数的斜率和截距均可由用户通过外部电阻来进行调整。可广泛用于增益与吸光度测量、多通道电源监测、通用基带对数压缩等方面。     

软件定义仪器的数字化前端和ADC的等效分辨率

为了给软件定义仪器中的数字化前端的设计和选择提供依据,提出了ADC等效分辨率的概念.结合过采样技术和香农限带高斯白噪声信道的容量公式推导出了等效分辨率的公式,并以测量心电信号为例,采样速率为400SPS、ADC参考电压为2.5 V时,选用等效分辨率为26住的ADC.经实例证明,等效分辨率为ADC的性能评估和软件定义仪器中的数字化前端的选择提供了一个重要参数,也为选择软件定义仪器提供了一个简明的指标,有着一定的指导意义.     

基于“M+N”理论的光谱分析中光源电压对预测精度影响的研究

"M+N"理论从误差理论的角度阐明了光谱分析中外界干扰因素即"N"因素对于测量精度的影响,并给出了提高测量精度的方法。通过采用实测变电压光源光谱数据与多组分线性吸收谱仿真模型相结合的方法,构造了三组分的理想混合溶液并选择光源电压作为影响被测组分浓度测量精度的"N"因素,分别设定了不同信噪比下的两组各三种不同的校正集与预测集样本"N"因素分布方式,得出了对于系统误差类"N"因素而言,校正集与预测集的"N"因素分布范围对组分浓度的预测精度具有一定影响的结论。实验结果验证了"M+N"理论中"N"因素用于提高测量精度的可行性,同时为其他测量系统减小外界干扰提高测量精度提供了理论指导。     

LOC11X系列光耦合器的特性及应用

隔离放大电路在通信、工业、医疗器械、电源及测试装置等仪器中是十分关键的部件 ,它对整个系统的正常工作起着非常重要的作用。LOC11X系列线性光耦合器是美国CLARE公司生产的新型光耦合器 ,文中介绍该器件的工作原理同时给出了其在隔离放大电路中的应用方法。     

多维漫透射光谱提高复杂混合溶液分析能力

多维漫透射光谱技术利用传统的近红外透射测量方式,增加一维扫描装置,获得透射方向上的径向光谱,并利用多点漫透射光谱对复杂混合溶液进行成分分析。实验设计了基于氙灯光源、精密电控平移台和光谱仪的检测装置,选用Intralipid-20%,India Ink和C₆H₁₂O₆共配制225种成分含量不同的混合溶液,分别测量距其透射中心点0～5 mm(间隔0.25 mm)范围内的20点漫透射光谱信号,以偏最小二乘回归算法对单点和多点漫透射光谱信号进行建模分析。实验得到India Ink含量和Intralipid-20%含量随漫透射光位置点的增加建模及预测的精度提高,C₆H₁₂O₆含量随漫透射光位置点的增加建模及预测精度没有明显变化。结果表明,增加不同位置信息的漫透射光谱信号,能够提高复杂混合溶液中强吸收物质和强散射物质的信噪比,对于弱吸收弱散射物质有望在提升系统精度的前提下提高其预测能力。     

无创血液成分检测中基于VIP分析的波长筛选

自变量筛选是定量光谱分析领域的研究热点,简便且高效的自变量筛选方法不但可以降低分析计算量,提高分析精度,同时还可以减轻对仪器光谱分辨能力的依赖,降低分析成本。波长筛选也是光谱法无创血液成分检测研究的重要环节。动态光谱理论为血液无创检测提供了极佳的思路,但长期局限于使用宽带光源和高分辨率的光谱仪器,分析中需要大量波长限制了动态光谱法的进一步发展。为了去除冗余信息,使检测走向低成本化和集成化,提出了基于变量投影重要性(variable importance in projection,VIP)分析的波长筛选方法。通过分析PLS模型中各维自变量对因变量的解释能力,从而剔除重要性较低的变量保留解释能力强的波长。以232例受试者的临床实验数据为基础,以血红蛋白含量为分析对象,经投影重要性分析后将波长数由586降至64,波长筛选后血红蛋白预测模型的测试集平均相对误差(MREP)为1.82%,使用了极少的波长便可得到满意的结果;结合Bootstrap方法对模型进行显著性检验后验证了波长变量的解释能力。首次指出了使用动态光谱法检测血红蛋白的敏感波长带。基于投影重要性分析的波长筛选迈出了动态光谱走向实用的重要一步,为实现低成本在线分析打下了基础,同时也为其他领域的光谱分析提供了重要的参考和新的思路。     

基于漫反射光谱法下层组织信息的最佳探测位置的研究

由于人体组织结构的复杂性和个体差异性,采用光谱分析技术实现组织内部信息的检测方法中,仍存在着检测位置不明确的问题。采用多位置空间分辨漫反射光谱法对脂肪肌肉组织中内部信息的最佳探测位置进行了研究。由于目标组织为肌肉组织,为了消除由于不同人体皮下脂肪层厚度的差异以及目标层中多次后向散射光对测量结果引起的较大误差,并根据光在复杂生物组织中的传输模型,通过增加约束条件——两条理想的“香蕉型”路径—来定义有效光子比SNR,并以SNR作为评价最佳探测位置SDS_best的标准,对优化后的Monte Carlo仿真结果进行统计分析,分别研究了脂肪层厚度h_f、脂肪层吸收系数μ_af和肌肉层吸收系数μ_am与光源探测器间距SDS之间的关系,并以h_f为自变量与SDS_best建立线性回归模型。研究表明,(1)当0<h_f<0.6 cm时,μ_af和μ_am对SDS_best几乎没有影响,而h_f与SDS_best的建模相关系数R2为0.991 8;(2)任取脂肪层厚度值0.12与0.22 cm作预测,得到预测误差分别为0.030 14和0.020 16,预测误差均能控制在5%以内。该方法能更方便、快速地为测量组织内部信息确定最佳检测位置,并有效削弱浅表组织以及目标层中多次背向散射光的干扰。     

用于生物阻抗测量的同步多通道高精度恒流源

针对生物电阻抗测量和成像系统的激励源须满足两路以上同步输出、高频率精度、各路相位独立可调、输出为恒流性质等特殊要求,本文分析了多极共用时钟的DDS芯片作为生物电阻抗测量和成像系统激励源的应用优势,设计了以AD9959为核心的用于生物阻抗测量或成像系统的恒流驱动信号源.设计的信号源四通道输出同步,频率精度为0.0058Hz,各通道相位分别可调且最小步长为0.022°,幅值分辨率可达9.8μA,控制方便,电路简单.     

血细胞压积与平均血红蛋白浓度的可见-近红外光谱无创检测

血细胞压积和平均血红蛋白浓度的检测对于心脑血管疾病以及贫血等疾病的预防和治疗起着非常重要的作用,为了能够无创、准确的对血细胞压积和平均血红蛋白浓度进行检测,本研究提出了一种基于光谱技术的检测方法。经解剖学研究表明,在微循环中,血流变的异常以及血液粘稠度的改变均能引起舌象的变化,即舌象和血液成分之间存在一定的相关性,所以本研究通过采集240例志愿者舌尖反射光谱,同时拍摄志愿者舌体图片和记录生化分析结果。在进行数学建模前,首先将240例志愿者随机分为校正集和验证集,运用偏最小二乘分别建立数学模型,校正集预测值和生化分析真实值之间相关系数分别为0.998和0.938,运用所建数学模型对验证集未知样本进行预测,验证集未知样本的预测结果与生化分析真实值之间相关系数分别为0.979和0.883,平均相对误差分别为1.65%和1.88%,均方根误差分别为4.066和4.139,由实验结果可见,所建立的模型可以较好的对HCT和MCHC进行预测,同时实验结果也表明近红外光谱分析结合偏最小二乘方法有可能能够为血细胞压积和平均血红蛋白浓度的检测提供一种无创的检测方法。     

近红外光谱组织血氧检测结果的定量化方法

近红外光谱组织血氧检测技术可实现生物组织氧代谢的无创、连续、实时监测 ,具有广泛的应用前景。由于光在生物组织中的散射行为 ,近红外光谱组织血氧检测结果的定量问题一直是这一技术能否得到广泛应用的一个关键。文章从近红外光谱组织血氧定量检测技术的理论基础和具体演算方法两方面总结至今所提出的各种算法 ,分析各种算法的特点和相应的局限性 ,并展望今后的研究方向