7篇关于信号处理的计算机毕业论文

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基于光传感的生化即时检测系统研究

这是一篇关于光传感,生物传感器,生化即时检测,信号处理,比色分析的论文, 主要内容为随着生活方式的改变,人口老龄化的加剧,慢性病已成为我国居民的疾病负担和主要死亡原因,因此常规生化指标的监测具有重要意义。然而,传统的集中实验室检测方法的测试时间长,设备昂贵,并且需要专业的技术操作人员,而且通常需要毫升级的血液采集,对于需要定期检查和长期监测的患者极不友好。相反,即时检测(Point-of-Care Testing,POCT)被认为是慢性病监测管理最理想的工具。它被定义为在缺乏实验室基础设施的情况下,由护理人员或患者自己实施,并能在诊断现场迅速得到结果以及时地进行医疗或护理判断的一种检测技术,在生化分析中应用广泛,例如对血糖、血脂、肝功和肾功的临床指标的检测等。为此,本文基于可堆叠的多层纸基传感器,结合反射光传感分析技术,设计开发了两种光传感生化即时检测系统,一种为光化学生化即时检测系统,用于检测血液中的生化代谢物质;另一种为光酶学生化即时检测系统,用于检测血清酶的活性。该研究旨在通过对纸基传感器的优化,同时集成微处理器技术以及数字诊断技术,实现仪器的小型化和多生化指标的快速检测,进一步提高POCT检测灵敏度和稳定性,最终实现个性化的数字健康监测。本文的主要研究工作如下:1.研究了生化指标的干式化学分析方法,使用简单、可堆叠的多层纸基比色传感技术制备了多项目同测的光化学纸基测试条,包括肌酐、尿素氮检测条以及血糖、尿酸、总胆固醇检测条。2.研究了光化学阅读器的设计,主要包括其核心部件光电检测模块和定量分析算法的研究。通过利用常规电子器件的集成设计,实现了光学仪器的小型化,同时,保证了高精度的比色信号定量读出。该阅读器和光化学纸基测试条一起构成了光化学生化即时检测系统,二者的集成消除了定性和定量诊断之间的障碍,实现指尖血中多种生化代谢物质的快速定量检测。3.此外,为了满足血清酶检测的温控要求,利用侧流分析技术改进了原有测试条结构,制备了光酶学纸基测试条;同时,在光化学阅读器的基础上,集成温控反馈系统,设计了光酶学阅读器。二者结合构成了光酶学生化即时检测系统,首次实现了手持式的丙氨酸氨基转移酶的快速定量检测。4.合作完成了基于手机的智能数字健康管理平台,允许用户主动上传管理检测结果,实现个性化、数字化的慢性病护理,潜在地提高了医疗效率。

高灵敏度油液磨粒检测传感器机理及检测装置设计研究

这是一篇关于金属磨粒,电磁感应,传感器,信号处理,数据采集的论文, 主要内容为机械设备在运行的过程中不可避免会产生金属磨粒,这些金属磨粒会进入到机械设备的油液系统中,并会随着润滑油进入到摩擦副中。由于这些金属磨粒的硬度相对一些摩擦副的接触面来说较高,会拉伤摩擦副表面,加剧设备产生异常磨损,从而影响到机械设备的正常运行,造成极其严重的经济损失。而要避免油液中的金属磨粒对机械设备造成不可挽回的损失,一个比较有效的方法是对油液中的磨粒进行及时地检测,并分析这些金属磨粒中蕴含的丰富的摩擦学信息,以此来及时监测机械设备的磨损状态,并在机械设备即将或正在发生异常磨损时发出预警。本文在电磁感应原理的基础上,应用高导磁材料设计了一种高灵敏度的油液磨粒检测传感器,并基于该传感器开发了一种便携式的油液磨粒检测装置。主要内容包括:根据电磁感应的基本原理,利用COMSOL Multiphysics 5.4软件对不同结构下传感器感应区域的磁场分布进行有限元分析,发现使用坡莫合金包裹两个串联的单层平面线圈这种结构时感应区域的磁场强度最强。对设计的油液磨粒检测传感器的检测性能进行相应的实验,发现使用坡莫合金完全包裹平面线圈这种结构可以在不增加传感器检测噪声值的基础上增大检测金属磨粒的信号值,其中检测80-90μm铁颗粒和140-150μm铜颗粒时使用坡莫合金完全包裹平面线圈这种结构的检测信号值分别是未使用坡莫合金的平面线圈的1.5倍和2.56倍;其次实验结果也表明使用坡莫合金完全包裹不同绕线方式的平面线圈对检测结果也有明显的影响。两个被串联的单层10匝平面线圈检测80-90μm铁颗粒和140-150μm铜颗粒时的信号值分别是使用一个双层的20匝的平面线圈这种结构的2.54倍和2.23倍。并且相较于传统的电感式磨粒检测装置,本研究设计的油液磨粒检测传感器的灵敏度得到明显提高,可以检测到10-15μm的铁颗粒以及65-70μm的铜颗粒。根据设计的高灵敏度磨粒检测传感器,选用合适的激励源、信号的处理电路以及数据的采集电路,并通过实验验证选用的激励源、信号处理电路和数据采集电路的可行性。最后根据检测装置的硬件进行便携式检测装置的外观、布局设计以及油样驱动系统设计,并通过实验验证了本研究设计的便携式油液磨粒检测装置的稳定性以及实际应用的可行性。本研究基于电磁感应原理与微流控检测技术,设计开发的便携式油液磨粒检测装置,在实际工程应用中具有非常重要的意义,为机械设备的油液的在线实时监测提供了技术支撑。

基于原子荧光光谱的痕量汞检测系统开发

这是一篇关于重金属检测,原子荧光光谱,痕量分析,信号处理的论文, 主要内容为痕量汞元素检测在环境与食品安全保障中具有重要意义,由于原子荧光光谱法具有操作简单、灵敏度高、检出限低等优势,被广泛应用于痕量汞元素检测领域中。本文从光源调制、检测光路设计、光强信号处理等方面开展研究,提出了一种用于激发光源启辉及内调制的驱动设计方法,研制了基于原子荧光光谱的痕量汞元素检测系统,并完成了实验验证。论文主要工作如下:1、分析对比了基于不同原理的痕量汞元素检测方法,提出了基于原子荧光光谱的痕量汞元素检测系统总体方案,设计了检测系统的基本结构,并分析了改善系统检出限的关键技术。2、提出了基于内调制的激发光源光强调制设计方案,以STM32为控制核心,设计了基于电流负反馈结构的高精度短脉冲大电流驱动电路,提高了光源的峰值功率,实现了对光源的光强调制,结合空心阴极灯启辉电压要求,利用脉冲变压器设计了启辉电路,并设计了基于电流负反馈结构的恒流预热电路,实现了在预热时间内对光强基线的稳定控制。3、设计了最小散射干扰无色散短焦检测光路,针对光电检测器噪声模型,开发了高信噪比光强信号调理电路,并基于电路噪声传递模型完成了对调理电路本底噪声的分析,抑制了差模干扰,有效改善了系统噪声,完成了后端控制模块设计和上位机软件开发,实现了对数据的实时采集、处理、存储等功能。4、研制了基于原子荧光光谱的痕量汞检测系统,开展了调理电路噪声测试实验,结果表明本底噪声峰峰值在70 μV以内;开展了预热电路下光源光强稳定性测试实验,结果表明30分钟内基线漂移小于0.65%;开展了激发光源调制电流选择实验,结果表明当调制驱动电流峰值在40 mA时,空心阴极灯的光强输出信噪比最高,为87 dB。

多线圈电磁式的油液金属磨粒在线检测系统设计与实现

这是一篇关于电磁感应,金属磨粒,油液检测,信号处理的论文, 主要内容为机械核心部件(如航空发动机、轴承、齿轮等)运作时,磨损出的金属铁削杂质常常混杂在润滑油液之中,伴随着油液的不断流动进一步加重了机械设备的负担。因此,对机械核心部件的油液磨粒在线检测与及时预警就显得至关重要。当前,针对机械核心部件在线磨粒检测技术均呈现出不同的问题,如金属磨粒实时在线检测传感器灵敏度低、磨粒信号获取能力弱、磨粒分类识别精度低等问题。为了解决这些难题,本文基于多线圈电磁式的油液金属磨粒在线检测技术对机械设备油液中的金属磨粒进行检测与研究。首先,针对机械核心部件在线检测传感器灵敏度低的问题,本文以机械设备磨损出的金属磨粒为出发点,基于油液中金属磨粒的电磁学特征,设计了一种基于多线圈电磁式的微磨粒探测传感器,并建立了传感器的数学模型。基于COMSOL有限元仿真软件对影响传感器灵敏度是参数进行仿真分析,得出了传感器灵敏度与传感器参数的关系。基于粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)对传感器结构参数进行优化,确定了最优参数,从而完成了传感器的设计,并提升了其检测灵敏度。其次,针对磨粒信号获取能力弱的问题,根据传感器提取到的磨粒原始感应信号特征,设计了一种具有低噪声放大和无失真提取磨粒电磁感应信号的检测电路,其中包括放大、滤波、调理等部分,从而有效的获取机械部件间磨损颗粒的特征信息。同时,为了更加方便和直观的观测油液中磨粒的信息,基于PYQT5编写开发了一套上位机监测软件,使得磨粒个数、大小、种类及增长速度可以直观的展示出来,便于观察和分析机械设备的运行状态。最后,搭建系统实验研究平台,形成了基于电磁感应的油液金属磨粒在线检测系统。以不同磨损状态下铁、铜磨粒为研究对象进行磨粒监测实验。通过不同种类,不同大小的金属颗粒进行系统验证。最终,该系统可以实现对50μm以上铁磁性金属磨粒和200μm以上非铁磁性金属磨粒(铜)的有效检测。同时,对于铜颗粒识别准确率80%以上,对于铁颗粒识别准确率在90%以上。

基于手机的心音信号采集与处理技术研究

这是一篇关于Java ME,移动监护,Servlet,信号处理,移动互联网的论文, 主要内容为移动医疗监护是一种有效的医疗监护模式，具有灵活性强、诊疗及时的特点，对于慢性疾病和突发疾病的预防有重大意义。手机运算速度的提高、功能的多样化、低成本等特性为移动医疗监护提供了有效的手段。心音信号作为一种判断心脏病情变化以及药物疗效的技术指标为心脏疾病的诊断和预防提供了重要依据，本论文研究了基于手机的心音信号采集和传输技术，内容包括基于手机音频接口的心音信号采集实现，通过移动互联网将心音数据发送到远程服务器端，在服务器上完成心音信号的诊断分析，实现心音诊断结果的持久化管理，并提供了信息管理服务。设计了基于手机的心音信号监护平台的总体结构，包括心音信号采集处理模块、手机心音信号采集传输软件、心音信号诊断服务器、手机与服务器信息交互系统。基于手机的音频接口的心音信号采集的实现。手机音频接口连接到心音信号传感器和前置放大电路，采集到的模拟心音信号经过音频A/D转换器生成数字信号。根据手机设备编码方式的不同最终生成PCM或者ADPCM数据，通过过信号的解压缩算法处理，提取出有效心音成分。处理后的心音数据成分利用Java Me中的GCF网络连接框架进行数据传输，完成了Post下网络传输和多线程编程的实现，并通过数据测试验证了方案的可行性和稳定性。手机端发送的心音数据在J2EE网络服务器上实现诊断分析的过程。利用J2EE网络编程技术结合Matlab中的Builder for Java工具，设计了Servlet下的心音信号特征提取算法。利用DB小波算法提取心音的有效频率成分，得到心率、S1时限、S2时限的特征值。在Servlet应用程序中建立JDBC应用数据库，实现了诊断结果的持久化存储问题。实现了手机与服务器信息交互设计，在深入分析两种编程技术特点和平台总体性能需求的基础上，采用MVC设计模式，以服务器端数据库为核心，实现了手机端和服务器端对数据库的访问。其中服务器的后台维护利用了spring+webwork+hibernate的企业级应用框架，解决了数据维护的工作量问题，提高了平台的总体运行效率。

基于钻井液的随钻声波数据传输系统设计与实现

这是一篇关于随钻测量,声波数据传输,动态阻抗匹配,自动增益控制,信号处理的论文, 主要内容为随着钻井技术的发展,需要实时地从井下传输到地面系统的数据越来越多,对数据传输速率的需求不断提升,现有的随钻数据传输技术仍有很大的提升空间。本文尝试利用目前发展较为成熟的水声通信技术解决随钻数据传输问题,主要包括以下三个部分:系统分析、硬件设计、实验测试。首先,介绍了随钻数据传输技术的国内外研究现状,总结本连续性课题前人所做的工作,阐述了以钻井液为传输媒介的随钻声波数据的基本原理与优势。其次,对随钻声波数据传输系统的整体方案进行了介绍,分别对传输系统的信源、信道及信宿部分进行了分析。第三,对声波数据传输系统的信源部分进行了设计,包括发射驱动模块电路、脉冲变压器及换能器的阻抗匹配电路,分析井下环境对换能器的影响,设计了换能器谐振频率的动态跟踪测试方法。第四,对声波数据传输系统的信宿部分进行了设计,包括接收模块的前置放大电路、带通滤波电路以及自动增益控制电路;对信宿端接收信号的范围进行了分析;创新性的设计了基于Lab VIEW的QPSK数据采集与处理系统。最后,实验测试。首先对换能器动态匹配模块进行实验测试,确定换能器工作频率为8KHz时输出功率最大;对设计的自动增益控制电路进行了测试,验证自动增益控制电路满足设计指标要求。创新性的设计了管道数据传输实验测试方案;进行了水力循环声波数据传输实验。实验结果表明,设计的随钻声波数据传输系统能够在53m的通水钢管中实现速率为1000bit/s的数据传输,设计的数据采集与处理界面可以实现信号的采集与解码,误码率为0.6%。