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EMS型高速磁浮列车轨道间隙静磁暴露乘客安全评估

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：潘强强逯迈兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室

分段磁浮列车轨道功能区的衔接间隙使悬浮励磁线圈产生的静磁场发生电磁泄漏。为研究衔接间隙对静磁场泄漏的影响以及量化评估泄漏静磁场对车厢内乘客健康安全风险，考虑到泄漏静磁场在乘客身体具体分布不易测量，基于有限元软件COMSOL... 详细信息

分段磁浮列车轨道功能区的衔接间隙使悬浮励磁线圈产生的静磁场发生电磁泄漏。为研究衔接间隙对静磁场泄漏的影响以及量化评估泄漏静磁场对车厢内乘客健康安全风险，考虑到泄漏静磁场在乘客身体具体分布不易测量，基于有限元软件COMSOL，建立3人同排连坐乘客坐姿人体模型以及EMS型高速磁浮轨道、车体模型，通过数值仿真对比分析相邻梁跨间、梁跨内功能区衔接处的功能件衔接间隙和定子衔接间隙大小以及定子铁芯衔接间隙相对功能件衔接间隙位置的错位移动对泄漏静磁场的影响，提出减小轨道上方空间静磁场暴露优化方法；同时，结合静磁场电磁暴露限值标准，计算并量化评估同排连坐3人乘客在轨道较大间隙上方车厢内的电磁暴露情况。结果表明：减小轨道间隙衔接距离，可以减小励磁线圈在轨道上方空间电磁泄漏，且错位移动定子铁芯距离-1 548 mm，轨道平面及上方600 mm平面与沿列车行进方向磁极铁芯中心线切面正交线位置轨道间隙泄漏的|B|值均可大幅度减小；同排连坐3位乘客头部、躯干|B|的最大值分别约占标准GB/T 32383—2020中1 mT静磁场限值的1.9%、3.4%，心脏起搏器脉冲发生装置安装区域|B|的最大值约占标准GB16174.2—2015中静磁场为1 mT设备试验值要求的2%。研究成果可为EMS型高速磁浮列车系统电磁暴露剂量学的研究提供数据参考。

关键词：磁浮列车静磁场轨道间隙电磁暴露评估

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磁感应热疗作用于胆管癌模型热场分布的研究

生物医学工程学杂志 2021年第3期38卷 528-538,548页

作者：蔡忠祥逯迈兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室兰州730070

胆管癌是一种恶性程度很高的肿瘤,对放疗、化疗不敏感,预后较差,而当前尚缺乏有效的治疗手段。磁感应热疗作为一种治疗癌症的新方法,近年来在临床上已经应用于多种癌症,本文将其引入胆管癌模型,系统地研究了磁感应热疗作用于胆管癌时的... 详细信息

胆管癌是一种恶性程度很高的肿瘤,对放疗、化疗不敏感,预后较差,而当前尚缺乏有效的治疗手段。磁感应热疗作为一种治疗癌症的新方法,近年来在临床上已经应用于多种癌症,本文将其引入胆管癌模型,系统地研究了磁感应热疗作用于胆管癌时的效果。从磁流体发热理论出发,采用Pennes生物传热方程,在有限元仿真软件COMSOL中构建了电磁和传热模型。使用亥姆霍兹线圈作为热疗的交变磁场发生装置,根据Rosensweig的理论分析了磁流体相关性质与发热功率的关系,进行多物理场耦合仿真后,得到了热疗区域的电磁场和热场分布。结果表明:治疗区域磁场分布均匀,热场分布符合热疗要求。注射磁流体后的胆管癌组织升温迅速,肿瘤组织均能达到42℃以上,而周围健康组织升温不明显。同时验证了胆管周围的大血管、磁流体的溢出和涡流热对热疗的影响较小。本文结果可为胆管癌的磁感应热疗临床应用提供参考。

关键词：胆管癌肿瘤磁感应热疗有限元分析磁性纳米粒子

纯电动汽车直流动力电缆儿童电磁暴露安全评估

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汽车工程 2019年第6期41卷 696-702页

作者：董绪伟逯迈兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室

为评估纯电动汽车直流动力电缆对儿童乘员的电磁暴露水平,基于电磁剂量学的基本原理,利用Comsol Multiphysics有限元软件,建立了车厢、儿童人体和动力电缆的电磁模型,仿真分析了儿童乘员坐在不同位置时,其身体不同组织中的磁通密度,并... 详细信息

为评估纯电动汽车直流动力电缆对儿童乘员的电磁暴露水平,基于电磁剂量学的基本原理,利用Comsol Multiphysics有限元软件,建立了车厢、儿童人体和动力电缆的电磁模型,仿真分析了儿童乘员坐在不同位置时,其身体不同组织中的磁通密度,并将结果与国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)制定的标准进行比较。结果表明:普通低速驱动电流为27 A时,不同乘坐位置的儿童体内磁通密度的最大值分别为:0.18μT(副驾位),0.182μT(后排左),1.26μT(后排中),17.8μT(后排右);匀速高速驱动电流为150 A时,对应的最大磁通密度约增大至低速时的5.5倍左右。但这一暴露水平仍远低于ICNIRP推荐的限值,说明直流动力电缆在车厢内产生的电磁辐射不会对儿童乘员构成健康风险。

关键词：电动汽车电磁剂量学儿童人体模型磁通密度

地铁隧道内民用通信漏泄同轴电缆的电磁环境预测及其安全风险分析

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辐射研究与辐射工艺学报 2024年

作者：周文颖赵吉庆兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室

为了克服传统电磁数值计算方法对大尺度射频空间场计算的局限性，以准确预测地铁隧道内无线通信信号的电场强度，评估隧道大尺度民用无线通信电磁环境的安全性，本研究首先利用COMSOL软件对隧道小尺度空间内不同制式（3G、4G、5G）的民... 详细信息

为了克服传统电磁数值计算方法对大尺度射频空间场计算的局限性，以准确预测地铁隧道内无线通信信号的电场强度，评估隧道大尺度民用无线通信电磁环境的安全性，本研究首先利用COMSOL软件对隧道小尺度空间内不同制式（3G、4G、5G）的民用无线通信系统辐射终端（漏泄同轴电缆）发射的信号强度进行建模；其次，基于漏泄同轴电缆的辐射机理，对隧道小尺度空间的仿真结果进行理论计算，推导了隧道大尺度空间内不同民用通信频段对应的信号强度，并将隧道内信号接收功率的计算结果与实地测量结果进行对比，两者均方根误差不超过1.58 dBm，验证了本论文基于小尺度仿真结果推导隧道大尺度空间内不同民用通信频率信号强度模型的有效性；再次，利用外推法根据已得到信号强度结果，计算出地铁隧道大尺度空间内3G、4G、5G民用通信环境电场强度的最大值分别为0.143 V/m、0.098 V/m和0.204 V/m，将隧道内电场强度的计算结果与实地测量结果进行对比，计算值和测量值的均方根误差小于0.013 V/m，验证了提出的基于小尺度空间民用通信信号强度建模预测出的大尺度空间内民用通信电磁环境场强计算方法的可靠性，有效提高了隧道内大尺度空间电磁环境的计算效率；预测结果表明：地铁隧道内电磁环境功率密度预测的最大值仅为国际非电离辐射委员会（International commission on non-ionizing radiation protection, ICNIRP）公众暴露限值的0.005%，电场强度预测最大值仅为国家电磁环境控制限值（GB 8702―2014）的1.7%，证明了地铁隧道内民用无线通信电磁环境是安全的。

关键词：地铁隧道漏泄同轴电缆大尺度空间场强预测

磁感应热疗中磁介质参数与加热温度关系的模拟仿真

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生物医学工程学杂志 2019年第2期36卷 206-212页

作者：屈英佼逯迈刘曦林燕平兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室兰州730070

本文以线性响应理论为基础,在有限元软件COMSOL中建立了基于大鼠肝癌的磁感应热疗(MFH)模型。通过对四氧化三铁(Fe_3O_4)、钴化铁(FeCo)、面心立方晶格铂化铁(fccFePt)和L10相铂化铁(L10FePt)共4种磁介质参数的分析,研究了弛豫机制下,... 详细信息

本文以线性响应理论为基础,在有限元软件COMSOL中建立了基于大鼠肝癌的磁感应热疗(MFH)模型。通过对四氧化三铁(Fe_3O_4)、钴化铁(FeCo)、面心立方晶格铂化铁(fccFePt)和L10相铂化铁(L10FePt)共4种磁介质参数的分析,研究了弛豫机制下,磁介质半径的变化对损耗功率和温度场的影响。同时,提出了针对不同磁介质参数的优化方法,并对4种磁介质的适用场合给出建议。本文通过尽可能地提高磁介质的损耗功率,可以降低治疗时所需的磁介质剂量,从而减小对肿瘤组织周围正常组织的不良影响。本文结果可为应用于磁感应热疗的磁介质制备提供参考。

关键词：肿瘤磁感应热疗磁介质有限元分析

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磁感应热疗作用于胰腺癌模型热场分布

中国医学物理学杂志 2023年第11期40卷 1408-1417页

作者：张恒逯迈兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室甘肃兰州730070

为了对磁感应热疗作用于胰腺导管腺癌时的效果进行研究,根据真实的人体数据构建三维的人体腹部、胰腺、胰腺导管和肿瘤模型,采取亥姆霍兹线圈用作产生交变磁场的热疗装置。在有限元仿真分析软件COMSOL中进行电磁与传热模块的耦合后,得... 详细信息

为了对磁感应热疗作用于胰腺导管腺癌时的效果进行研究,根据真实的人体数据构建三维的人体腹部、胰腺、胰腺导管和肿瘤模型,采取亥姆霍兹线圈用作产生交变磁场的热疗装置。在有限元仿真分析软件COMSOL中进行电磁与传热模块的耦合后,得到磁感应热疗作用于胰腺导管腺癌时的磁场和温度场的仿真结果。结果表明,治疗区域的空间磁场分布均匀,温度场分布满足热疗需要。胰腺导管腺癌在进行磁感应热疗时,肿瘤组织的温度可以迅速升高,达到42℃以上,而周围正常组织升温不显著。此外,研究还证实了胰腺导管周围存在的大血管、磁流体溢出等因素对热疗的疗效没有太大的影响,仿真结果能够为胰腺导管腺癌的磁感应热疗临床实践提供参考。

关键词：胰腺导管腺癌磁感应热疗有限元分析磁介质

人脑白质与脑灰质β色散、δ色散和γ色散过渡区间机制分析

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生物医学工程学杂志 2017年第4期34卷 606-613页

作者：田瑞逯迈兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室兰州730070

为了探索脑白质和脑灰质在β、δ和γ色散过度区间内的介电特性在临床医学和微波成像技术上的应用,本文应用Cole-Cole公式计算脑白质和脑灰质的相对介电常数及增量,并以相对介电常数增量的突变为依据,判断3种色散发生的频域区间;而后利... 详细信息

为了探索脑白质和脑灰质在β、δ和γ色散过度区间内的介电特性在临床医学和微波成像技术上的应用,本文应用Cole-Cole公式计算脑白质和脑灰质的相对介电常数及增量,并以相对介电常数增量的突变为依据,判断3种色散发生的频域区间;而后利用Cole-Cole圆分析过渡区内哪种色散占核心地位,以及相应的极化机制,从中寻找有价值的数据和规律。结果表明:脑白质在β与δ色散之间、β与γ色散之间、δ与γ色散之间有3种色散过渡区间,而脑灰质仅在β与δ色散之间和δ与γ色散之间有2种过渡区间;脑白质的β与δ色散过渡区间频率范围宽于脑灰质的,且在这两种物质中β与δ色散过渡区间内均以β色散占核心地位,其相应的极化机制为界面极化;脑白质的δ与γ色散过渡区间频率范围也宽于脑灰质过渡区间的频率范围,且在这两种物质中δ与γ色散过渡区间内均以δ色散占核心地位,其相应的极化方式为转向极化。通过以上研究,本文结果可为脑组织疾病的诊断和微波成像技术提供理论依据和数据参考。

关键词：极化机制色散特性脑组织过渡区间

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基于超弹性体材料的微型光纤法珀压力传感器

仪器仪表学报 2022年第12期43卷 66-75页

作者：向柳静姜昌兴刘显明雷小华章鹏重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044

针对体内介入式医疗应用需求,提出一种基于超弹性体材料的微型光纤法珀压力传感器设计与制作方法。通过理论分析建立了适合超弹性体硅橡胶材料的Mooney-Rivlin力学仿真模型,对不同组分、厚度感压材料的受压变形状态进行了理论分析,并获... 详细信息

针对体内介入式医疗应用需求,提出一种基于超弹性体材料的微型光纤法珀压力传感器设计与制作方法。通过理论分析建立了适合超弹性体硅橡胶材料的Mooney-Rivlin力学仿真模型,对不同组分、厚度感压材料的受压变形状态进行了理论分析,并获得优化的传感器材料及结构参数。进一步提出微型光纤法珀压力传感器的制作方法,通过感压性能测试、温度影响测试和体外血液压力测试,对比验证了不同参数传感器的感压性能。结果表明,在感压材料直径180μm、厚度250μm时,测压范围0~40 kPa内传感器的压力灵敏度达到154.56 nm/kPa,20℃~50℃大温度范围内引起的压力测量相对误差仅为0.36%,温度对压力测量的影响完全可忽略。相比传统膜片式光纤压力传感器,基于超弹性体材料的微型光纤法珀压力传感器不仅尺寸小、灵敏度高,还具有成本低、方便制作的技术优势。

关键词：压力传感器超弹性体材料光纤法珀

适用于输电线路监测的自供电无线在线监测系统

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机械工程学报 2022年第20期58卷 83-91页

作者：黄永刚雷文骞陈伟王棋余华重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044

高空输电线路的实时在线监测对于电网安全可靠运行非常重要,然而输电线路在线监测系统的传统电源供给方式如感应取电、太阳能等方式,难以满足实际应用场景的需求。提出一种基于电磁-压电-摩擦纳米发电机的混合式自供电能量收集方法,将... 详细信息

高空输电线路的实时在线监测对于电网安全可靠运行非常重要,然而输电线路在线监测系统的传统电源供给方式如感应取电、太阳能等方式,难以满足实际应用场景的需求。提出一种基于电磁-压电-摩擦纳米发电机的混合式自供电能量收集方法,将输电线路振动能转换为电能为在线监测系统供电,同时采集输电线路温度、弧垂、微风振动信息,无线发送至终端服务器,实现对电网线路的实时监控预警。系统包括复合能量收集器、电源管理模块、传感监测模块、无线通信模块、数据分析与处理模块等,实现低功耗自供电感知、无线数据收发、电磁屏蔽、数据分析与展示及实时监控预警等多项功能。系统收集环境振动能实现自供电传感,结合无线传输互联网技术形成的无线输电线监测网络实时性强、监测效率高,对提高国家电力系统的稳定性和可靠性具有非常重要的意义。

关键词：输电线路微风振动能量收集器能源管理在线监测系统