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正弦均匀磁场激励磁感应成像正问题的棱单元法

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重庆大学学报（自然科学版） 2012年第10期35卷 159-164页

作者：何为宋晓栋张晓勇范昭勇罗海军徐征重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044 重庆电力科学研究院重庆400012 重庆市电力公司重庆400015

针对正弦均匀磁场激励磁感应成像(magnetic induction tomography,MIT)正问题,进行了棱边有限元法和可视化成像的研究。建立了以电场强度为待求场矢量的正问题定解方程,重点介绍了计算定解方程的棱边有限元方法,并在MATLAB中建立了棱边... 详细信息

针对正弦均匀磁场激励磁感应成像(magnetic induction tomography,MIT)正问题,进行了棱边有限元法和可视化成像的研究。建立了以电场强度为待求场矢量的正问题定解方程,重点介绍了计算定解方程的棱边有限元方法,并在MATLAB中建立了棱边有限元方程的计算流程。为实现MIT对颅内出血的可视化成像,首先根据人体头部核磁共振图像数据生成了真实大脑有限元剖分模型,在此基础上用MATLAB得到了MIT对颅内出血的三维可视化成像结果。研究结果证明了以电场强度为待求量的正弦均匀磁场激励MIT正问题定解方程和棱边有限元计算方法的正确性。基于真实大脑模型的三维可视化成像结果为MIT在颅内出血成像的应用研究奠定了基础。

关键词：电阻抗成像磁感应正问题有限元可视化成像

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激光超声可视化图像处理研究

中国激光 2018年第1期45卷 168-175页

作者：朱洪玲刘畅张博蔡桂喜中国科学院金属研究所分析测试部辽宁沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院安徽合肥230026

在激光超声可视化成像过程中,外界噪声、入射波等干扰导致了图像质量下降,造成了缺陷识别能力不足。利用局部统计滤波算法降低散斑噪声干扰,通过考察平均梯度和熵值以评估降噪效果。利用二阶微分算子对降噪后的图像进行图像增强,比较了... 详细信息

在激光超声可视化成像过程中,外界噪声、入射波等干扰导致了图像质量下降,造成了缺陷识别能力不足。利用局部统计滤波算法降低散斑噪声干扰,通过考察平均梯度和熵值以评估降噪效果。利用二阶微分算子对降噪后的图像进行图像增强,比较了不同微分算子的图像增强效果。提出利用罚函数方法抑制入射波对缺陷散射波的干扰,通过权重因子和正则化因子的变化考察了峰值信噪比和结构相似性的变化趋势,并与相邻波相减抑制入射波方法进行了对比。结果表明,通过图像处理方法可以改善激光超声可视化图像质量,突显缺陷信息。

关键词：测量激光超声可视化成像罚函数

水通道蛋白磁共振分子成像在缺血性脑卒中的可视化研究

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磁共振成像 2019年第10期10卷 762-767页

作者：彭晓澜翁烨黄立东余波陈秋雁魏鼎泰福建医科大学附属宁德市医院放射科

目的探讨多b值磁共振扩散加权成像(MR diffusion weighted imaging,MR-DWI)即水通道蛋白(aquaporin,AQP)磁共振分子成像技术在缺血性脑卒中的可视化成像价值.材料与方法将25只SD大鼠行1 h短暂性大脑中动脉栓塞建立脑缺血模型,然后随机分... 详细信息

目的探讨多b值磁共振扩散加权成像(MR diffusion weighted imaging,MR-DWI)即水通道蛋白(aquaporin,AQP)磁共振分子成像技术在缺血性脑卒中的可视化成像价值.材料与方法将25只SD大鼠行1 h短暂性大脑中动脉栓塞建立脑缺血模型,然后随机分为1、3、6、24、48 h 5组,每组5只.分别行MR扫描,序列包括T2-FLAIR、DWI及AQP-MRI(18b值DWI),测量MR各序列上病灶的相对面积.将AQP-MRI与T2-FLAIR不匹配的区域与传统的DWI/T2-FLAIR不匹配作比较,并将MR结果与2,3,5-氯化三苯基四氮唑(triphenyltetrazolium chloride,TTC)染色组织学作相关性分析.结果 AQP-MRI可清晰显示病变部位、范围和梗死严重程度.AQP/T2-FLAIR不匹配显示24 h以内存在缺血半暗带.24 h内,AQP-MRI/T2-FLAIR不匹配面积较DWI/T2-FLAIR不匹配面积大,两者差异显著(P0.05),且两者间均有显著相关性(r=0.903,P=0.004;r=0.935,P=0.02;r=0.872,P=0.054).结论 AQP-MRI作为一种全新的分子水平影像成像技术,可多层次、多角度、更精准地对缺血性脑卒中行实时动态可视化成像.AQP-MRI在缺血性脑卒中诊断领域具有广阔的应用前景.

关键词：卒中磁共振成像缺血半暗带水通道蛋白可视化成像

几种水解酶开启型近红外荧光探针的设计合成及其应用

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几种水解酶开启型近红外荧光探针的设计合成及其应用

作者：庞笑湖南师范大学

学位级别：硕士

酶是生物体内十分重要的生物大分子,参与多种生理过程,在生物体内发挥非常重要的作用。此外,酶与多种疾病有关,例如,碱性磷酸酶(ALP)水平异常升高可能与骨骼疾病、肝病(肝癌、肝炎和阻塞性黄疸)、心脏病和白血病相关;β-半乳糖苷酶(β-g... 详细信息

酶是生物体内十分重要的生物大分子,参与多种生理过程,在生物体内发挥非常重要的作用。此外,酶与多种疾病有关,例如,碱性磷酸酶(ALP)水平异常升高可能与骨骼疾病、肝病(肝癌、肝炎和阻塞性黄疸)、心脏病和白血病相关;β-半乳糖苷酶(β-gal)是卵巢癌生物标记物,且与细胞衰老息息相关。因此,对酶的检测在生物研究以及疾病诊断有重要意义。本文旨在根据有机荧光探针的设计机理,选择合适的荧光团和识别基团,设计合成具有优异的光物理性质、响应灵敏、选择性高、生物相容性好的近红外(NIR)荧光探针用于生物系统内水解酶(ALP和β-gal)的检测。主要研究内容如下:1.设计合成了一个基于ICT机理的荧光“开启”型NIR荧光探针(DXMP)用于检测ALP。该探针是由NIR荧光团(DXM-OH)和识别基团磷酸基团组成。利用ALP的酶促反应,可以特异性水解探针分子的磷酸基团,根据探针荧光强度的变化实现ALP的定量检测。实验表明,该探针对ALP相应灵敏,检测限低。此外,通过MTT测试表明该探针具有低的细胞毒性,可以实现细胞内ALP的成像。成像结果表明,Hep G2细胞比LO2细胞的ALP水平高。同时,该探针成功用于斑马鱼体内的ALP成像。2.设计合成了一个荧光“开启”型NIR荧光探针(DXM-βgal)用于检测β-gal。该探针在NIR荧光团(DXM-OH)的基础上,偶联β-D-吡喃半乳糖苷。在β-gal存在下,选择性识别β-D-吡喃半乳糖苷,使β-D-吡喃半乳糖苷键断裂,根据探针荧光强度的变化实现对β-gal定量检测。此外,随着酶的加入,溶液的颜色从红色变为紫色,可以实现裸眼检测。因此,可实现比色和荧光双信号检测β-gal。成像结果表明,该探针可以用于生物样本(活细胞、斑马鱼)中内源性β-gal成像。3.设计合成了一个具有大斯托克斯位移的荧光“开启”型NIR荧光探针(DCM-CHO-βgal)用于检测β-gal。在β-gal作用下,该探针分子中的β-D-吡喃半乳糖苷键断裂,释放荧光团(DCM-CHO-OH),荧光开启。同时,溶液的颜色从黄色变为红色,实现比色荧光双信号检测β-gal。此外,DCM-CHO-βgal具有良好的NIR特性(λ/λ=500/665 nm),并具有较大的斯托克斯位移(165 nm),可有效减少荧光的自猝灭以及激发光和散射光的干扰。因此,该探针更适用于检测内源性β-gal的活性,避免了活体系统的干扰,并且该探针已成功应用于检测活细胞和斑马鱼中的β-gal活性可视化成像分析。

关键词：近红外荧光探针碱性磷酸酶 β-半乳糖苷酶可视化成像

基于平面电容传感器的非金属材料缺陷检测方法研究

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基于平面电容传感器的非金属材料缺陷检测方法研究

作者：王姗燕山大学

学位级别：硕士

平面电容成像技术作为一种由电容层析成像技术演化来的无损检测技术,以其适应性强、敏感度高、非侵入式、可单一方向检测等特点在非金属材料的无损检测领域应用前景广阔。平面电容成像技术中基于电容值和敏感场的图像重建过程具有“不... 详细信息

平面电容成像技术作为一种由电容层析成像技术演化来的无损检测技术,以其适应性强、敏感度高、非侵入式、可单一方向检测等特点在非金属材料的无损检测领域应用前景广阔。平面电容成像技术中基于电容值和敏感场的图像重建过程具有“不适定性”,这会导致重建的可视化图像存在表征不清晰和定位不准确等病态性。本文针对平面电容成像技术中重建可视化图像的质量问题,开展了基于平面电容传感器的非金属材料缺陷检测方法研究。首先,针对平面电容检测技术中可视化图像的质量问题,在分析平面电容成像技术发展现状、检测机理和成像原理的基础上,研究了基于融合激励的平面3×4阵列电容检测方法。讨论单电极激励、双电极激励和循环交替双电极激励三种激励模式下可视化图像的优缺点,并利用简单加权融合方法对三种激励模式进行融合,以实现提高可视化图像质量的目的,通过实验验证其有效性。其次,为了改善平面电容检测技术可视化图像质量差和边缘模糊的问题,结合对平面单对极板电容传感器的敏感场分析,研究了基于平面单对极板电容传感器的扫查检测方法。设计扫查检测的扫查与成像方案,建立扫查敏感场的模型并分析其均匀性。仿真和测量实验表明平面单对极板电容传感器扫查检测成像的可行性,且其可视化图像具有均方根误差更小、缺陷边缘信息更精确的优点。最后,为了定量获取缺陷的位置信息,针对平面单对极板电容传感器的扫查检测技术进行了非金属材料的缺陷空间定位研究。在讨论缺陷空间坐标与介电常数分布矩阵和变化电容值之间关系后,从缺陷平面坐标和深度坐标两个角度对缺陷进行了空间定位分析。并通过实验证明以该方法实现缺陷空间定位的可行性。

关键词：无损检测非金属材料平面电容扫查检测可视化成像

储罐底板腐蚀缺陷的脉冲涡流阵列检测技术研究

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储罐底板腐蚀缺陷的脉冲涡流阵列检测技术研究

作者：杨冉哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

储罐是油气存储的重要设备,一旦发生泄露会造成重大损失。储罐底板是储罐上腐蚀最严重的区域,在所有已知事故中,储罐底板腐蚀造成的泄露占20%以上。因此,有必要对储罐底板进行定期检测以保证其安全可靠运行。脉冲涡流阵列检测技术兼具... 详细信息

储罐是油气存储的重要设备,一旦发生泄露会造成重大损失。储罐底板是储罐上腐蚀最严重的区域,在所有已知事故中,储罐底板腐蚀造成的泄露占20%以上。因此,有必要对储罐底板进行定期检测以保证其安全可靠运行。脉冲涡流阵列检测技术兼具脉冲涡流检测技术检测深度大,响应信号频率含量丰富和涡流阵列检测技术检测效率高,可视化程度高的特点,可以满足储罐底板腐蚀缺陷的检测需求。但是,目前的脉冲涡流阵列检测技术存在探头和被测对象表面耦合度低,检测灵敏度低的问题。因此,针对用于储罐底板腐蚀缺陷检测的脉冲涡流阵列检测技术,本文开展了以下研究工作:分析脉冲涡流检测技术原理。结合方波激励信号的傅里叶级数展开式和常规涡流趋肤深度公式,推导脉冲涡流趋肤深度计算公式。提出适用于储罐底板的脉冲涡流检测的平面柔性差分线圈结构,分析平面柔性差分线圈检测原理,建立基于COMSOL的差分线圈有限元模型,提取感应涡流分布和差分检测电压,研究平面柔性差分线圈检测特性。建立脉冲涡流差分探头有限元模型,对探头特性进行仿真研究。以平面柔性差分线圈模型为基础,建立脉冲涡流差分探头有限元模型。分析探头对不同缺陷特征(形状、深度、垂直位置等)的检测特性,确定表征缺陷参数的特征量。研究激励线圈形状、几何参数和方波激励波形参数对脉冲涡流检测性能的影响规律,得到探头设计的基本原则。设计脉冲涡流差分探头检测实验,得到缺陷定量检测方法及分析探头检测性能。设计并搭建了以FPGA为基础的脉冲涡流检测系统以进行实验验证。为了充分提取差分检测电压峰值特征,提出基于时间切片的特征量提取方法。通过检测试件上不同深度的表面和埋深缺陷,确定定量评估缺陷深度的方法。分析缺陷方向,提离效应对脉冲涡流检测灵敏度的影响。设计平面柔性脉冲涡流阵列检测实验,提高检测的可视化水平。在脉冲涡流差分探头的基础上进行扩展得到脉冲涡流阵列探头。优化设计差分检测线圈的位置、方向和个数并验证各通道差分线圈检测灵敏度的一致性。开发脉冲涡流阵列检测成像算法,对典型的缺陷进行检测成像实验,提高可视化水平。

关键词：储罐底板腐蚀缺陷脉冲涡流阵列探头差分线圈可视化成像

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基于激光超声Lamb波的腐蚀损伤检测研究

基于激光超声Lamb波的腐蚀损伤检测研究

作者：周世杰重庆大学

学位级别：硕士

腐蚀广泛的发生在国防科技、环保工业、医疗卫生等行业中,其中钢铁类材料腐蚀尤为严重。据统计,每年我国因腐蚀损害导致的经济损伤高达5200亿元。除了经济损失外,腐蚀也时常诱发灾难性事故,飞机锈蚀坠毁、石油转子破坏、轮船船底破洞等... 详细信息

腐蚀广泛的发生在国防科技、环保工业、医疗卫生等行业中,其中钢铁类材料腐蚀尤为严重。据统计,每年我国因腐蚀损害导致的经济损伤高达5200亿元。除了经济损失外,腐蚀也时常诱发灾难性事故,飞机锈蚀坠毁、石油转子破坏、轮船船底破洞等。因此,研究腐蚀后金属的失效机理和力学性能具有重要的学术意义。相较于传统的物理和化学方法检测方法,超声波Lamb波检测方法成本低、检测更准确快速,检测面积更大,故常作为工业检测的主要手段。近些年,激光超声技术发展迅速,激光超声Lamb波也大量用于结构的腐蚀损伤检测。与传统的超声Lamb检测方式相比,激光超声Lamb波检测的速度更快、分辨率更高,并且消除了超声波激发换能器与材料接触的影响。本文介绍了超声波检测技术的研究背景,分析了Lamb波、激光超声Lamb波和超声波层析成像技术的国内外发展状况。根据Lamb波的传播机理,推导Lamb波的频散方程和波的能量方程并且简述了几种激光Lamb波信号的处理方法。再依据激光超声的基本理论,设计了一套全自动激光超声扫描检测的实验系统。通过该系统对腐蚀铝板进行激光扫描实验,研究Lamb波能量、幅值和腐蚀之间的关系,并利用幅值最大值完成了损伤区域的可视化。接着通过杨氏模量测量实验,进一步分析腐蚀损伤可视化机理。最后,提出一种可以用于评估腐蚀损伤程度的研究方法——能量比值法,并通过实验验证该方法的有效性。激光超声可视化技术的成功实现,使超声无损检测技术发生了重大改变和突破,该技术改变了超声无损检测的结果呈现方式,使检测结果直观可视,应用前景十分广泛。

关键词：激光超声 Lamb波腐蚀损伤可视化成像损伤程度评估

基于可视化激光超声金属板材缺陷的图像处理研究

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工业控制计算机 2023年第3期36卷 89-91页

作者：李华朱冰西安石油大学大学电子工程学院陕西西安710065

为了实现对金属材料表面缺陷的检测,采用激光超声波可视化检测仪对铝板表面进行检测实验,但在激光超声可视化成像过程中,外界噪声等干扰导致了图像质量下降,造成了缺陷识别能力不足。根据激光超声图像的特点,采用经典滤波算法、图像增... 详细信息

为了实现对金属材料表面缺陷的检测,采用激光超声波可视化检测仪对铝板表面进行检测实验,但在激光超声可视化成像过程中,外界噪声等干扰导致了图像质量下降,造成了缺陷识别能力不足。根据激光超声图像的特点,采用经典滤波算法、图像增强算法对激光超声缺陷图像滤除杂波以及图像噪声,最后通过对比三种图像分割技术,发现利用改进的种子区域生长算法分割结果准确、快速。结果表明,通过图像处理方法可以改善激光超声可视化图像质量,使缺陷信息更突出。

关键词：激光超声可视化成像缺陷检测图像处理