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基于优化LMS的FPGA高速数据采集系统的研究与实现

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基于优化LMS的FPGA高速数据采集系统的研究与实现

作者：丁建楠沈阳师范大学

学位级别：硕士

目前,随着信息技术的飞速发展,各种数据的采集和处理在现代工业控制和科研中已成为不可或缺的一部分。数据采集系统是智能仪器与外部物理世界之间的桥梁,也是获取信息的重要途径。实现高速数据采集和实时传输一直是数据采集系统的一个... 详细信息

目前,随着信息技术的飞速发展,各种数据的采集和处理在现代工业控制和科研中已成为不可或缺的一部分。数据采集系统是智能仪器与外部物理世界之间的桥梁,也是获取信息的重要途径。实现高速数据采集和实时传输一直是数据采集系统的一个重要研究方向。因此,FPGA技术的出现为此提供了一个新的解决方向。FPGA是基于硬件可编程的器件,随着FPGA技术的快速发展,目前正在逐渐融合CPU和DSP的功能。FPGA不仅可以解决电子系统小型化、低功耗、高可靠性等问题,而且,随着其功能的不断改善、增强,它也变得十分复杂。本文介绍了高速采集分析的原理及自适应滤波的实现,研究了各个模块在FPGA硬件上的实现。FPGA可以提高采集速度,使用LMS(最小均方误差)算法可以提高准确度。当LMS算法在硬件上实现时,这种硬件实现带来了计算瓶颈,限制了迭代速度。虽然提出的延迟LMS算法有一定的效果,但是,存在的时延信息对算法的收敛性能有很坏的影响。针对这些不足,本文提出了一种约束并行延迟LMS算法,以提高算法的收敛性能为代价,增加了运算复杂度。约束并行延迟LMS算法是一种将延迟和并行技术相结合的优化LMS算法。在相同条件下,这种算法比延迟LMS算法的步长限制小,收敛速度快,数据吞吐量高,同时保证了延迟LMS算法高效、简单的实现。为高速信息采集的发展提供了一个新的解决方案。

关键词：高速数据采集 FPGA 优化LMS算法

科学本质视角下高中物理中科学史内容对比研究——以人教版和沪科版选修3系列为例

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科学本质视角下高中物理中科学史内容对比研究——以人教版和沪科...

作者：丁建楠陕西师范大学

学位级别：硕士

在科学教育领域,研究者对科学史教育价值的挖掘一直都在进行。在新一轮的基础教育改革中,科学教育的一个重要目标就是提高全体学生的科学素养,而科学本质是科学素养的一个重要组成,因此如何通过科学教育来促进学生对科学本质的理解成为... 详细信息

在科学教育领域,研究者对科学史教育价值的挖掘一直都在进行。在新一轮的基础教育改革中,科学教育的一个重要目标就是提高全体学生的科学素养,而科学本质是科学素养的一个重要组成,因此如何通过科学教育来促进学生对科学本质的理解成为目前研究的热点。在相关文献中,研究者已肯定了科学史是帮助学生理解科学本质的有效且重要的途径之一。教材是学生在学校教育中接触到的最直接的资源,本研究以我国人教版和沪科版高中物理选修3系列教材中的科学史内容为研究对象,从科学本质的视角去分析对比我国两版高中物理教材中的科学史内容,具体的研究内容包括以下四点:(1)梳理相关的研究文献,整理、总结国内外的科学史教育发展历程和科学史的研究现状,以及有关科学本质的相关理论和研究状态;(2)在相关文献的基础上,建立了我国两版高中物理教材中科学史编排情况分析量表和科学本质的角度对科学史内容分析量表;(3)以两个量表为分析工具,对我国两版高中物理教材中的科学史的编排及从科学本质的角度对科学史内容进行定量和定性对比分析;(4)在上述分析的基础上,基于研究结论,从教材及教师两个方面对促进学生更好地理解科学本质提出了几点建议。本研究取得的结论从两个方面进行总结,首先是物理教材中的科学史编排的情况:(1)在数量上,两版物理选修3系列教材中总的科学史数量并没有太大的差异;但分册和分模块主题来看,两版物理教材中各册和各模块中科学史数量分布差异较大,可见科学史数量分布与物理教材的内容有关,不同的内容所包含的科学史的数量差异较大。沪科版物理教材中科学史主题比人教版物理教材中科学史主题分布的更广泛,同时也更均衡一些。(2)两版物理教材在科学史的呈现上,主要是使用插图和本文的方式,而栏目则是做以辅助方式。沪科版物理教材中的科学史内容更多出现在插图和栏目中,因此沪科版比人教版物理教材中的科学史阅读起来更具有直观性和可读性。(3)人教版和沪科版物理教材中科学史内容都涵盖科学史分类的四个子类目,科学史子类目的完整性都较好。人教版物理教材中所涵盖的科学史子类目的比例更均衡一些。其次,是两版物理教材中科学史对科学本质的体现情况:(1)沪科版物理教材中科学史对科学本质的体现次数多于人教版物理教材,按照从多到少对两版物理教材中科学史对科学本质的体现情况进行排序,人教版为:科学事业、科学知识、科学过程,沪科版的顺序则为:科学事业、科学过程、科学知识。(2)两版物理教材中均是选修3-5种的科学史对科学本质的体现次数最多,选修3-2最少。对两版各册教材中科学史对科学本质的体现情况由高到低进行排序,人教版物理教材的顺序为:选修3-5、选修3-4、选修3-3、选修3-1、选修3-2;沪科版物理教材的顺序为:选修3-5、选修3-1、选修3-4、选修3-3、选修3-2。(3)对人教版和沪科版物理教材中科学史对科学本质的17个维度的体现情况进行统计,两版物理教材中的科学史均对“科学家身份”的体现最好,均对“逻辑推理性”的体现最少。在人教版物理教材的科学史中,体现较好的维度依次还有:认识性、局限性、公开交流性、科学共同体等;在沪科版物理教材的科学史中,体现较好的维度依次还有:公开交流性、认识性、科学与技术、科学共同体等。

关键词：科学史物理教材科学本质内容分析

支架联合中间导管取栓治疗急性基底动脉闭塞性脑梗死疗效观察

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新乡医学院学报 2024年第6期41卷 538-542页

作者：丁建宋蕊楠王海亮刘洁崔二平沧州市人民医院神经内科河北沧州061000 盐山县人民医院神经内科河北盐山061300

目的探讨支架联合中间导管取栓治疗急性基底动脉闭塞性脑梗死的临床疗效。方法选择2022年7月至2023年7月沧州市人民医院神经内科收治的80例急性基底动脉闭塞性脑梗死取栓患者为研究对象,按照治疗方法将患者分为采用支架取栓的对照组和... 详细信息

目的探讨支架联合中间导管取栓治疗急性基底动脉闭塞性脑梗死的临床疗效。方法选择2022年7月至2023年7月沧州市人民医院神经内科收治的80例急性基底动脉闭塞性脑梗死取栓患者为研究对象,按照治疗方法将患者分为采用支架取栓的对照组和采用支架联合中间导管取栓的观察组,每组40例。采用美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)评估2组患者干预前后神经功能缺损情况;采用改良脑梗死溶栓分级(mTICI)评估患者的血管再通情况;治疗后3个月采用改良Rankin量表(mRS)评估患者的临床预后,其中mRS评分≤2分表示预后良好,mRS评分>2分表示预后不良;术后随访12个月,观察患者的并发症发生情况及病死率。结果2组患者治疗前NIHSS评分比较差异无统计学意义(P>0.05);2组患者治疗后24 h和治疗后3个月的NIHSS评分均显著低于治疗前(P0.05);观察组患者卒中相关肺炎发生率及病死率显著低于对照组(χ^(2)=4.016、3.954,P<0.05)。结论支架联合中间导管取栓能更好地提高急性基底动脉闭塞性脑梗死患者的首次再通率,改善患者的神经功能和预后。

关键词：急性基底动脉闭塞性脑梗死支架取栓术支架联合中间导管取栓术

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基于EKF及调制傅式级数的缸压辨识

吉林大学学报（工学版） 2019年第4期49卷 1174-1185页

作者：王德军吕志超王启明张建瑞丁建楠吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022 吉林大学通信工程学院长春130022 吉林大学交通学院长春130022 中国第一汽车集团有限公司技术中心长春130021

针对侵入式发动机压力传感器造价高以及运行环境恶劣导致寿命短、可靠性低的问题,利用发动机做功能量转化和牛顿运动定律对发动机做功进行建模,建立转速一步迭代模型,利用扩展卡尔曼滤波器(EKF)对转速迭代模型进行线性化处理并进行最优... 详细信息

针对侵入式发动机压力传感器造价高以及运行环境恶劣导致寿命短、可靠性低的问题,利用发动机做功能量转化和牛顿运动定律对发动机做功进行建模,建立转速一步迭代模型,利用扩展卡尔曼滤波器(EKF)对转速迭代模型进行线性化处理并进行最优估计。利用奥拓循环搭建做功循环的标准模型,利用工程热力学知识对缸内压力峰值进行求取,利用压力峰值和转速最优估计分别进行24阶傅里叶级数的频率、幅值的调制,最终完成发动机汽缸压力辨识。采用大众牌EA211发动机进行试验验证,结果表明:当设定发动机空燃比系数为0.85时,转速跟踪误差在10%以内,压力功谱误差低于2%;当设定空燃比系数为0.95时,转速跟踪误差在1.5%以内,压力功谱误差低于1.5%。试验结果证明了本文模型和算法的有效性、可靠性和精确性。

关键词：动力机械工程发动机汽缸压力扩展卡尔曼滤波器频率调制幅度调制转速迭代模型

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新风机分类及选用

家用电器 2024年第4期 68-69页

作者：宋洋何育楠丁建峰中国家用电器研究院中家院(北京)检测认证有限公司中国家用电器研究院华东分院

随着人们的生活水平提高,对室内生活、工作等环境要求提高,空气净化器的净化效果达不到预期效果,新风机产品逐渐进入人们视野。新风机是一种有效的空气净化设备,运用新风对流技术,能够使室内空气产生循环,一方面把室内污浊的空气排出室... 详细信息

随着人们的生活水平提高,对室内生活、工作等环境要求提高,空气净化器的净化效果达不到预期效果,新风机产品逐渐进入人们视野。新风机是一种有效的空气净化设备,运用新风对流技术,能够使室内空气产生循环,一方面把室内污浊的空气排出室外,另一方面把室外新鲜的空气经过杀菌、消毒、过滤等措施后,再输入到室内,让房间里每时每刻保持新鲜健康的空气。随着行业发展,新风机产品也是多种多样,本文结合实际工作实践的总结,对新风机的分类及选用进行简单介绍。

关键词：空气净化设备空气净化器新风机室内生活风机产品生活水平提高室内空气净化效果

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西方社会政策体系发展的学理反思及其启示

学海 2024年第1期 130-138,216页

作者：丁建定华中科技大学社会学院武汉430074 湖北省人文社会科学研究重点基地

西方社会政策体系的建立和发展基于古希腊社会中的公共精神和公共行为的基因,这种基因构成了中国和西方在社会政策体系建立和发展上的元文化差异。中国社会政策体系建立和发展的重要任务之一是提升公民的公共精神、社会意识与国家认同... 详细信息

西方社会政策体系的建立和发展基于古希腊社会中的公共精神和公共行为的基因,这种基因构成了中国和西方在社会政策体系建立和发展上的元文化差异。中国社会政策体系建立和发展的重要任务之一是提升公民的公共精神、社会意识与国家认同。西方社会政策体系的重要特征之一是注重政策之间的关联性,这使其社会政策以政策体系而非个别对策的方式呈现,进而发挥了更加充分、系统而又综合的功能。增强中国社会政策之间的关联性、构建社会政策体系是中国特色社会政策体系建立和发展的关键所在和核心问题。遵循基本学理是西方社会政策体系建立和发展的重要经验。在强化对西方社会政策体系建立和发展的学理进行揭示这一重要任务中,必须向更基础的历史和理论领域寻觅西方社会政策的历史轨迹与基本规律,以科学、客观的学理揭示和把握,为中国特色社会政策体系的建立、发展和完善提供学理借鉴。

关键词：社会政策体系公共精神政策关联基本学理

激光脉冲啁啾影响双色激光场诱导气体产生太赫兹辐射特性的理论研究

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物理学报 2024年第6期73卷 140-150页

作者：李翰楠彭滟上海理工大学太赫兹技术创新研究院上海市现代光学系统重点实验室光学仪器与系统教育部工程中心太赫兹光谱与影像技术协同创新中心上海200093

随着太赫兹波研究的深入,研究者们对可调控太赫兹源的需求不断增加.如何获取可调控的太赫兹波一直是太赫兹科学领域的研究热点和关键问题之一.本文通过建立双色激光诱导气体电离光丝产生太赫兹波及其后续传播过程的三维理论模型,详细研... 详细信息

随着太赫兹波研究的深入,研究者们对可调控太赫兹源的需求不断增加.如何获取可调控的太赫兹波一直是太赫兹科学领域的研究热点和关键问题之一.本文通过建立双色激光诱导气体电离光丝产生太赫兹波及其后续传播过程的三维理论模型,详细研究了双色泵浦激光的啁啾参数对飞秒激光场辐射产生太赫兹波的影响.研究结果表明,在激光脉宽为飞秒量级时,以40 fs的情况为例,当啁啾参数在与激光脉宽处于相同的飞秒量级尺度上时,其对太赫兹波的振幅与频谱都产生显著影响.在双色飞秒激光场中,基频波和倍频波的啁啾各自起到不同的作用:基频波的啁啾主要影响太赫兹波的时域波形,而倍频波的啁啾则决定了太赫兹辐射的振幅大小、中心频率与频谱宽度.研究表明,激光啁啾作为一种可控的参数,对所辐射的太赫兹波属性具有多重调制效果,且相关啁啾的作用规律随双色激光的初始相位也呈现规律性变化.这些结果为研究太赫兹辐射的产生与调控提供了新的思路与依据.

关键词：太赫兹辐射双色激光脉冲啁啾调控

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中学生物理概念理解能力的进阶设计--以浮力概念为例

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物理通报 2020年第6期49卷 26-28页

作者：丁建楠咸阳市西咸新区秦汉中学陕西咸阳712000

在物理学习中,要培养学生的物理核心素养,则首先要学会物理观念的构建,因此学生对概念的理解至关重要.通过采用我国学者在层级复杂度和知识整合等认知理论的基础上提出的科学概念理解发展的层级模型,尝试构建出浮力概念理解体系分析表.... 详细信息

在物理学习中,要培养学生的物理核心素养,则首先要学会物理观念的构建,因此学生对概念的理解至关重要.通过采用我国学者在层级复杂度和知识整合等认知理论的基础上提出的科学概念理解发展的层级模型,尝试构建出浮力概念理解体系分析表.并利用此分析表,以浮力概念为例进行概念理解能力的进阶分析,并用实验和问题帮助学生突破进阶,从而达到对浮力概念最高层级"整合层级"的理解.同时,教师也可按照科学概念理解发展的层级模型,进一步为课程开发和教学设计以及作业分层布置提供参考.

关键词：物理概念学习进阶概念理解

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特征反馈机制优化的超声图像病灶检测算法

电子与信息学报 2024年第3期46卷 1013-1021页

作者：丁建睿王凌涛汤丰赫宁春平哈尔滨工业大学(威海)计算机科学与技术学院威海264209 青岛大学附属医院超声科青岛266003

该文提出一种基于特征反馈机制的超声图像病灶检测方法,以实现超声病灶的实时精确定位与检测。所提方法由基于特征反馈机制的特征提取网络和基于分治策略的自适应检测头两部分组成。特征反馈网络通过反馈特征选取和加权融合计算,充分学... 详细信息

该文提出一种基于特征反馈机制的超声图像病灶检测方法,以实现超声病灶的实时精确定位与检测。所提方法由基于特征反馈机制的特征提取网络和基于分治策略的自适应检测头两部分组成。特征反馈网络通过反馈特征选取和加权融合计算,充分学习超声图像的全局上下文信息和局部低级语义细节以提高局部病灶特征的识别能力。自适应检测头对特征反馈网络所提取的多级特征进行分治预处理,通过将生理先验知识与特征卷积相结合的方式对各级特征分别进行病灶形状和尺度特征的自适应建模,增强检测头对不同大小病灶在多级特征下的检测效果。所提方法在甲状腺超声图像数据集上进行了测试,得到了70.3%的AP,99.0%的AP50和88.4%的AP75,实验结果表明,相较于主流检测算法,所提算法能实现更精准的实时超声图像病灶检测和定位。

关键词：病灶检测特征反馈自适应检测头