心音作为一种人体重要声信号，在心血管疾病研究中具有重要价值。本研究开发了一种基于嵌入式计算机、用于采集并分析心音信号（PCG）的便携式辅助诊断系统，实现了以下功能：心音及同步心音信号的双通道采集，准确实现心音定位；病人信息和心音数据的数据库管理；心音信号波形回放及声音回放。更为重要的是，该系统能对心音和心杂音进行能量和时频特性分析，获取心音信号的时频特征，对心脏病进行辅助诊断。该仪器体积小、成本低、使用灵活方便，特别是对一些因患心脏疾病而不方便行动的病人可实行床旁动态监护。

概述了柱积分在线智能浊度仪的工作原理、结构流程及性能测试，并重点论述了测试方法。测试结果表明柱积分在线智能浊度仪的各项技术指标达到了设计要求。

研制了一种小型红外CO2气体分析仪。为了有效消除测量数据的漂移,提出了一种高性能的空间双光路光学探头结构,该探头结构包括一个带有反光镜无窗封装的红外光源,一个开放式气室以及一个红外接收器件。设计了旋转抛物面接收光锥,从而大大提高了分析仪的信噪比。该分析仪未采用采样气泵,而改用扩散方式进行采样,同时光源采用了周期性开关的工作方式,以消除背景杂光的干扰。该分析仪测量范围：0～3%,精度：0.0280%,响应时间：2.5s,体积：80mm（L）×78mm（W）×35mm（H）,重量：200g,功耗：1.5W。

介绍了一种准确度和分辨力优于1 m s的高准确度、高分辨力瞬时日差信号标准装置。该装置在研制过程中巧妙地运用了倍频、分频技术,在1 Hz~5 MHz范围内突破了现有技术信号源1 Hz频点分辨力仅为1μHz的技术瓶颈,使装置发生的瞬时日差信号的频率准确度和分辨力可以达到1E-11。同时还研制了4种独立的信号换能器,将信号源的频率信号转换成各种不同能量形式的信号,如声音能量信号、磁场能量信号、电场能量信号和电流能量信号等,适用于检定/校准各类电子式和机械式多功能瞬时日差测量仪表。

为适应工业过程参数检测,特别是高速流体检测的需求,提出了数字相敏解调与持零开关策略相结合的方法以改善电容层析成像系统的实时性。交流C/V转换电路具有信噪比高、动态测量范围大的特点,被广泛应用于电容层析成像系统。目前,该种电容层析成像系统可达到250幅/秒的采集速度,但依然无法满足高速流体检测的要求。为此,分析了影响ECT系统实时性的各种因素,并着重介绍了利用数字相敏解调与持零开关策略提高实时性的方法。实验结果表明,采用该方法后12电极电容层析成像系统的数据采集速度可提高至1 000幅/秒,同时保持较高的信噪比。

双稳态结构是降低微流体器件功耗的有效手段,使膜片获得双稳态结构往往需要对材料进行热处理。文中提出了一种不需要进行材料热处理,通过将圆形膜嵌入半径相对较小的圆形槽从而使膜片达到双稳态效果的方法。基于聚丙烯材料,对设计和制作的双稳态结构的初始挠度、开关压强及密封能力进行了有限元分析。结果显示,当槽半径为19.75 mm,膜片半径较槽半径大100μm时,膜片能够在其中心半径为0.5 mm的区域密封600 kPa以上的入口压力,而膜片的开关压强约为5.2 kPa。通过实验测量了膜片中心变形随压强的变化及实际开关压强的大小,实验结果与仿真结果吻合较好。最后就结构制造精度对初始挠度、开关压强及密封压强的影响进行了分析。

针对不同固体材料在不同条件下的摩擦磨损实验要求,开发设计了一种往复式摩擦磨损试验机,通过测量实验中产生的摩擦力、摩擦系数和磨损量的变化来研究材料的摩擦磨损性能。为提高测试系统的精确性和实时性,将计算机辅助测试系统应用到摩擦学试验当中,通过数据采集系统和测试软件系统完成摩擦磨损数据的实时动态测试,从根本上改变了传统摩擦磨损试验机的缺点。通过对聚四氟乙烯材料的摩擦磨损性能进行实验,证明该试验机性能稳定,测试系统准确可靠。

本文针对小试件块体纳米材料力学性能测试的特殊需求，设计开发了一套小试件材料弹性常数超声精密测量系统。系统由线聚焦PVDF探头、四轴精密运动平台、NI PXI总线嵌入式控制器、超声脉冲产生／接收仪以及数字记忆示波器组成。系统基于声学显微镜技术，利用同时测定纵波和漏表面波波速来表征材料的弹性常数等，既适用于各向同性材料，又适用于各向异性材料。试验结果表明本测量系统工作良好，能够满足试验要求，为进一步评价小试件纳米材料制备工艺和表征纳米材料的力学性能奠定了基础。

头盔的质量特性是评价和改善其工效性的重要依据。围绕质量和质心的精确测试，设计了头盔定位机构和标准头模；针对转动惯量的高精度测试，构造了基于磁悬浮轴承的扭摆测试台；结合测试机构讨论了头盔质量、质心及转动惯量精确测试的原理与方法。通过PC测控系统的抗干扰设计实现了测试仪可靠控制和高精度数据采集。系统实验与生产应用表明，该测试仪操作简单、易于维护，其常规测试精度分别达到质量0．05％、质心0．1％和转动惯量0．5％，验证了设计的有效性。

本论文将量纲分析法引人全场光学测量示踪粒子跟随性的研究中，给出了粒子跟随性的无量纲数学表述。并据此对湍流中粒子的运动进行了数值计算，定量分析了粒径、无量纲密度及脉动频率等参数对示踪粒子跟随特性的影响，系统分析和数值模拟了示踪粒子的跟随性，为有效地实现高速复杂流场的全场光学测量提供理论依据。