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基于FPGA与高速串行协议的磁共振光纤数据传输的实现

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基于FPGA与高速串行协议的磁共振光纤数据传输的实现

作者：袁家辉北京化工大学

学位级别：硕士

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是一种先进的医学成像技术。在传统的MRI系统中,屏蔽室中接收线圈感应到的回波信号一般通过同轴电缆传输至设备室的谱仪进行采集。然而,同轴电缆传输模拟信号可能导致信号失真和噪声的引入,... 详细信息

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是一种先进的医学成像技术。在传统的MRI系统中,屏蔽室中接收线圈感应到的回波信号一般通过同轴电缆传输至设备室的谱仪进行采集。然而,同轴电缆传输模拟信号可能导致信号失真和噪声的引入,进而降低成像的信噪比和质量。此外,随着并行成像技术的发展,MRI系统的接收通道数量持续增加,这不仅增加了电缆布线的复杂性,还可能引起电缆间的射频信号耦合,为回波信号的传输带来了新的挑战。鉴于同轴电缆传输方案存在的局限性,为了满足MRI系统多通道数据传输和快速成像的需求,本文针对在屏蔽室中靠近接收线圈进行信号采集的情况,提出了一种基于光纤的磁共振数据传输方案。该方案基于现场可编程门阵列(FPGA)和高速串行通信协议,目的在于实现采集数据的高速、稳定、可靠传输,提高成像质量。论文主要研究内容包括:(1)设计并实现了一个高性能光纤接口板,该接口板通过PC104接口与多个磁共振信号采集模块相连,并通过光纤与谱仪连接。各个采集模块的接口独立且相同,能够根据实际成像需求灵活增减采集通道,显著提升了系统的适应性和灵活性。(2)设计了一种基于8B/10B编码技术的采集参数下传方案,谱仪的时钟与采集参数通过两根光纤相伴下传,不仅可以配置采集模块,而且能够为信号采集提供统一的时钟。(3)完成了数字接收(采用数字下变频器AD6620)的参数配置与验证。研究了延时补偿方法,能够可靠地保证射频发生与信号接收的相位相干。(4)实现了基于Serial Lite II协议的采集数据的传输,充分利用Serial Lite II协议的高带宽和低延迟特性,上传链路总体上的传输速率达到1.4Gbps,从而支持快速成像。(5)为验证光纤数据传输方案的性能,进行了一系列测试,测试结果充分证明了系统在参数下传和回波数据上传方面的准确性和稳定性。此外,在实际MRI系统上的成像实验,验证了方法的可行性。本研究开发的磁共振光纤数据传输方案,具有结构紧凑的特点,并且器件成本较低,从而为构建先进的高性能、高集成度磁共振成像谱仪提供了坚实的技术基础。

关键词：磁共振成像 SerialLite Ⅱ协议数据传输光纤通信相位相干

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基于非线性调控的高功率时空锁模光纤激光器

中国激光 2024年第13期51卷 51-57页

作者：袁家琪李阳方振张祖兴南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院江苏南京210023

提出并研究了一种基于非线性调控的高功率时空锁模光纤激光器。在时空锁模光纤激光器中,克尔非线性导致的光束自净化效应使得分散的高阶模能量集中到基模上,有利于改善光束质量。但过高的基模功率引入了较大的非线性效应,在高泵浦功率... 详细信息

提出并研究了一种基于非线性调控的高功率时空锁模光纤激光器。在时空锁模光纤激光器中,克尔非线性导致的光束自净化效应使得分散的高阶模能量集中到基模上,有利于改善光束质量。但过高的基模功率引入了较大的非线性效应,在高泵浦功率条件下导致脉冲分裂,限制了所能得到的最大单脉冲能量。通过调控多模光纤间的熔接错位量来激发更多的高阶模,利用大错位量激发的多横模平衡光束自净化效应带来的过高非线性,从而在高泵浦功率条件下得到稳定的单脉冲输出。实验中,当错位量为8μm时,输出的最大空间光平均功率达690 mW,相应的单脉冲能量达39 nJ。时空锁模光纤激光器中的非线性调控有助于进一步理解多模光纤中的非线性,并为高功率锁模激光器提供了一个新的制备方案。

关键词：时空锁模激光器多模光纤克尔非线性光束自净化

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轨道车辆滚振台曲线通过与振动响应特性研究

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作者：袁家宇石家庄铁道大学

学位级别：硕士

双管转膛速射迫击炮系统总体方案设计及仿真分析

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双管转膛速射迫击炮系统总体方案设计及仿真分析

作者：袁家绪中北大学

学位级别：硕士

Taq DNA聚合酶的分子改造及其在探针法qPCR直扩体系中的应用

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华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 8-16页

作者：胡松青袁家惠刘光毅侯轶华南理工大学食品科学与工程学院广东广州510640 广州英赞生物科技有限公司广东广州510555 华南理工大学轻工科学与工程学院广东广州510640

Taq DNA聚合酶作为实时荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)技术的核心组分,其性能优劣直接影响qPCR技术的进一步发展。然而,野生型Taq DNA聚合酶的耐抑制剂性能差、延伸性能不足。为获得具有高性能的Taq DNA聚合酶,采用基因工程技术将双链DN... 详细信息

Taq DNA聚合酶作为实时荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)技术的核心组分,其性能优劣直接影响qPCR技术的进一步发展。然而,野生型Taq DNA聚合酶的耐抑制剂性能差、延伸性能不足。为获得具有高性能的Taq DNA聚合酶,采用基因工程技术将双链DNA结合蛋白Sso7d或Sto7d融合在野生型Taq DNA聚合酶的N端或C端,构建了4个均可溶表达的改造体,再经过耐受性测试筛选较优的改造体,结果显示:改造体Taq-Sto的耐受性最高,其热稳定性不受影响,且在1 s/kbp的延伸条件下能成功扩增靶标,表明Taq-Sto具有增强的延伸性能,在TaqMan探针法qPCR体系中对腐殖酸、单宁酸、全血等抑制剂同样表现出良好的耐受性。EMSA实验发现:Taq-Sto对DNA模板的结合亲和力有所提高,有利于增强Taq-Sto对模板的竞争力;将Taq-Sto应用于非洲猪瘟病毒(ASFV)的TaqMan探针法qPCR检测,与商品化试剂相比,Taq-Sto具有更低的ASFV检出限,且在体积分数为2%~6%的猪粪便样本或猪肉样本中的检测灵敏度分别为100.0%和85.4%,说明Taq-Sto在直扩qPCR检测领域更具有优势。

关键词： Taq DNA聚合酶双链DNA结合蛋白耐受性聚合酶链式反应

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矩形高层建筑扭转向脉动风荷载空间相关性

工程科学与技术 2024年

作者：袁家辉陈水福夏俞超刘奕中冶南方城市建设工程技术有限公司浙江大学建筑工程学院浙江东南网架股份有限公司

为探讨建筑深宽比和来流湍流特性对矩形高层建筑扭转向脉动风荷载空间相关性的影响，本文对深宽比为1/9～9的矩形高层建筑在4种风场中进行了同步测压风洞试验。基于试验结果，分析了建筑深宽比、湍流强度和湍流积分尺度对扭转向脉动风... 详细信息

为探讨建筑深宽比和来流湍流特性对矩形高层建筑扭转向脉动风荷载空间相关性的影响，本文对深宽比为1/9～9的矩形高层建筑在4种风场中进行了同步测压风洞试验。基于试验结果，分析了建筑深宽比、湍流强度和湍流积分尺度对扭转向脉动风荷载竖向相关系数和相干函数的影响；通过非线性最小二乘法，拟合得到了适用于深宽比为1/9～9的矩形高层建筑竖向相关性数学模型。结果表明：扭转向脉动风荷载相关系数随测点层高差增大呈指数衰减，衰减速率随深宽比变化；扭转向脉动相干函数的初值与建筑深宽比和高差有关；对于深宽比大于1/5、小于等于5的建筑，相干函数存在明显谱峰，峰值对应折算频率与斯托罗哈数基本一致；来流湍流特性对相干函数的初值会有影响；本文针对不同风场提出的矩形高层建筑扭转向脉动风荷载相关系数和相干函数公式和试验结果吻合良好，可为建筑结构设计及荷载规范修订提供参考。

关键词：矩形高层建筑扭转向脉动风荷载空间相关性风洞试验深宽比数学模型

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矩形高层建筑顺风向脉动风荷载空间相关性

北京航空航天大学学报 2024年

作者：袁家辉陈水福夏俞超刘奕浙江大学建筑工程学院浙江理工大学建筑工程学院中冶南方城市建设工程技术有限公司

为探讨建筑深宽比和来流湍流特性对矩形高层建筑顺风向脉动风荷载空间相关性的影响，本文对深宽比为1/9～9的矩形高层建筑在4种风场中进行了同步测压风洞试验。基于试验结果，分析了建筑深宽比、湍流强度和湍流积分尺度对顺风向脉动风... 详细信息

为探讨建筑深宽比和来流湍流特性对矩形高层建筑顺风向脉动风荷载空间相关性的影响，本文对深宽比为1/9～9的矩形高层建筑在4种风场中进行了同步测压风洞试验。基于试验结果，分析了建筑深宽比、湍流强度和湍流积分尺度对顺风向脉动风荷载竖向相关系数和相干函数的影响；通过非线性最小二乘法，拟合得到了适用于深宽比为1/9～9的矩形高层建筑竖向相关性数学模型。结果表明：顺风向脉动风荷载相关系数同时受到建筑深宽比和测点层高差影响，相关系数随测点层高差增大呈指数衰减；顺风向脉动相干函数随频率增大呈指数衰减，且衰减速率与高差和平均风速的比值大致成正比；对于不同深宽比建筑，湍流积分尺度和湍流强度对顺风向脉动风荷载相关性的影响不同；本文针对不同风场提出的矩形高层建筑顺风向脉动风荷载相关系数和相干函数公式和试验结果吻合良好，可为建筑结构设计及荷载规范修订提供参考。

关键词：矩形高层建筑脉动风荷载空间相关性风洞试验深宽比

等能量高脂饮食对SD大鼠能量代谢及耐力运动能力的影响

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陆军军医大学学报 2024年第9期46卷 940-951页

作者：陈帅邓项元郎和东张瑞良饶昕袁家奇朱俊东秦玉糜漫天陆军军医大学(第三军医大学)军事预防医学系营养与食品安全研究中心重庆市医学营养研究中心营养与健康重庆市重点实验室重庆400038

目的探讨等能量的45%高脂饮食对SD大鼠代谢及耐力运动能力的影响。方法 24只雄性SD大鼠采用随机数字表法分为:常规喂养组(CON组)、高脂喂养组(HFD组)、常规喂养+训练组(CONT组)、高脂喂养+训练组(HFDT组)。其中CON组、CONT组给予常规... 详细信息

目的探讨等能量的45%高脂饮食对SD大鼠代谢及耐力运动能力的影响。方法 24只雄性SD大鼠采用随机数字表法分为:常规喂养组(CON组)、高脂喂养组(HFD组)、常规喂养+训练组(CONT组)、高脂喂养+训练组(HFDT组)。其中CON组、CONT组给予常规饲料喂养,HFD组、HFDT组给予等能量的45%高脂饲料喂养;HFDT组和CONT组同时进行中等强度跑步耐力训练,持续6周。每周测量体质量、脂肪体质量和瘦体质量。用Pheno Master/Calo Treadmill系统测量静息和运动状态下的能量消耗和基础代谢率。在大鼠进行力竭测试后,检测血糖、血脂、血清肌酸激酶等指标。结果干预6周后,HFDT组耐力运动能力较CONT组增强(P<0.05)。等能量喂养的各组大鼠体质量和体成分没有明显差异。静息时,各组大鼠总能量消耗与基础代谢率无明显差异,但在4周以前,CON组以碳水化合物为主要能量底物,HFD组则以脂肪为主,而碳水代谢率降低后升高,最终两组底物代谢率于第5~6周时达到相似水平。HFDT组以脂肪为主要代谢底物,CONT组以碳水化合物为主要代谢底物,在训练6周后仍存在统计学差异(P<0.05)。高脂饮食升高了HFD组大鼠血清胆固醇、TG、HDL-C等指标水平,但经历耐力训练的高脂饮食大鼠(HFDT组)血脂水平有所降低,且HFDT组β羟基丁酸(βHB)水平升高(P<0.05)。等能量不同饮食对肝肾功能及肌肉损伤指标的影响没有明显差别。结论等能量高脂饮食可通过提高大鼠脂肪利用的能力,从而延长耐力运动时间,而不改变体成分或影响肝肾功能。

关键词：高脂饮食耐力训练能量代谢

槲皮素通过上调脂解和脂噬途径改善肝细胞脂质蓄积

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陆军军医大学学报 2024年第20期 2301-2312页

作者：张艳杨依林袁家奇糜漫天秦玉陆军军医大学(第三军医大学)军事预防医学系营养与食品安全研究中心重庆市医学营养研究中心重庆市营养与健康重点实验室

目的明确槲皮素(quercetin, QUE)通过调控脂解及脂噬途径改善肝细胞脂质蓄积的效应及作用机制。方法利用棕榈酸(palmitic acid, PA)诱导人正常HHL-5肝细胞株(human hepatocyte cell line 5, HHL-5)建立脂肪变性肝细胞模型，使用不同... 详细信息

目的明确槲皮素(quercetin, QUE)通过调控脂解及脂噬途径改善肝细胞脂质蓄积的效应及作用机制。方法利用棕榈酸(palmitic acid, PA)诱导人正常HHL-5肝细胞株(human hepatocyte cell line 5, HHL-5)建立脂肪变性肝细胞模型，使用不同浓度槲皮素(5、10、20和40μmol/L)干预脂肪变性的HHL-5细胞24 h,实验分为(n=3):对照组、PA组、PA+QUE5组、PA+QUE10组、PA+QUE20组、PA+QUE40组。为明确自噬对QUE作用的影响，利用3-甲基腺嘌呤(3-methyladenine, 3-MA)阻断自噬，将HHL-5细胞分为(n=3):对照组、PA组、PA+QUE40组、3-MA组、PA+3-MA组和PA+3-MA+QUE40组。2种不同实验分组均检测细胞内甘油三酯含量、脂滴蓄积情况、脂解和脂噬相关分子表达情况及共定位水平、自噬底物P62的表达水平。结果与对照组比较，PA组肝细胞的甘油三酯含量和脂质蓄积程度明显升高，脂解相关分子脂肪甘油三酯脂肪酶(adipose triglycerides lipase, ATGL)和比较基因识别因子58(comparative gene identification-58,CGI58),以及脂噬相关分子Ras相关蛋白7(Ras-related protein 7, RAB7)和微管相关蛋白1B轻链3(microtubule-associated protein 1 light chain 3, LC3β)的蛋白表达水平、平均荧光强度及共定位程度均明显降低，而P62表达增强(P<0.05)。与PA组相比，PA+QUE40组的甘油三酯含量和脂质蓄积程度显著降低，脂解和脂噬相关分子的蛋白表达水平、平均荧光强度及共定位程度也明显增加，而P62明显降低(P<0.05)。在脂肪变性肝细胞中加入3-MA抑制自噬后，QUE对脂肪变性肝细胞的脂质蓄积的改善作用以及对脂解和脂噬相关分子的调控作用基本被抵消。结论槲皮素可促进脂解和脂噬途径相关分子的表达及相互作用，从而减轻脂肪变性HHL-5细胞内的脂质蓄积，但以上作用可被自噬阻断剂3-MA削弱。

关键词：槲皮素肝脂质蓄积脂解脂噬