摘要：高强度聚焦超声(HIFU)换能器作为聚焦超声消融手术(FUAS)系统的核心部件,其电阻抗谱是确定FUAS系统工作参数的重要参考依据,故对其进行实时在线监测具有重要意义。该文采用脉冲响应时域测量方法,将探测脉冲信号与HIFU换能器的工作时序相融合,并基于LabVIEW平台构建了一套HIFU换能器电阻抗谱实时在线监测系统,实现了对HIFU换能器电阻抗幅值与相位的高重复性及准确性的实时测量。通过对长时工作在大功率、高占空比条件下HIFU换能器电阻抗谱的实时在线监测,表明该监测系统可准确反应HIFU换能器的特征频率漂移、阻抗幅值和相位的非线性变化。这为HIFU换能器电阻抗谱实时在线监测及驱动参数优化调节提供了技术方案,对HIFU换能器的设计优化和能量损耗机制研究具有重要的应用价值。

摘要：为了将电阻抗谱应用于复合材料构件的异常检测,针对被测对象电阻抗谱的测量,提出一种不同于传统扫频方式的脉冲式方法。采用软/硬件协同设计方法设计并实现基于现场可编程门阵列(Field programmable gate array,FPGA)的脉冲式检测系统。该系统能产生频率和脉宽可调的方波脉冲作为敏感电极的激励信号,基于FPGA芯片实现了一种能对瞬态响应电流曲线进行高速采集的步进采样方法,对采集到的电流曲线作进一步的处理以获得被测对象的电阻抗谱。为了验证脉冲式检测系统用于电阻抗谱测量的可行性和有效性,对Randles单元模型及双弛豫时间等效电路模型电阻抗谱的测量进行试验研究,并与理论计算得到的电阻抗谱进行了对比分析。初步的试验结果表明,脉冲式检测系统能有效地提取被测对象的电阻抗谱信息,所提出的方法用于测量被测对象的电阻抗谱是可行的和有效的。

摘要：出芽酵母已经成为衰老、寿命研究的理想细胞模型。我们提出了一种集成微电极阵列微流控芯片的设计结构,该芯片结构具有阵列排布式捕获-剪切结构及与之对应的微电极阵列,用于对被捕获酵母单细胞进行高通量电阻抗检测,尤其是利用电阻抗信号检测酵母细胞每一个子细胞的剪切去除事件。我们对该设计结构进行了有限元建模仿真研究,以优化用于电阻抗检测的集成微电极阵列的关键参数设置。通过有限元建模和仿真计算,我们分析了待测响应电流分布以及不同行列间距下邻近细胞对待测信号的影响。为了在减小邻近细胞的存在对待测信号干扰的同时,实现酵母子细胞剪切去除事件的高灵敏度电阻抗检测,我们依据仿真结果优化出微电极阵列的行列间距分别为125μm、100μm。本研究中的仿真分析结果对于优化集成微电极阵列微流控芯片的设计,提升电阻抗单细胞传感检测的灵敏度和集成度具有重要意义,我们提出的设计结构有望发展为基于电阻抗谱的高通量酵母复制衰老寿命监测平台。

摘要：先进复合材料在飞机上应用的越来越多,随着其服役时间的增长可能会出现异常,为保证飞行安全,需对飞机的复合材料构件进行必要的异常检测。该文将电阻抗谱法应用于飞机复合材料构件的异常检测。制作了同面双电极传感器和两块碳纤维复合材料试样,并设计了实验电路。采用双电极测量法测量了2个碳纤维被测样本的电阻抗谱,在Matlab中绘出了电阻抗谱图,并进行了对比分析。初步的实验结果表明,通过对复合材料构件电阻抗谱的测量能识别出其异常,将电阻抗谱测量用于飞机复合材料构件的异常检测是可行的。