以定位人体胃肠道生理参数遥测胶囊为目标,设计了便携交流激磁式定位系统。分析了定位系统的工作原理,建立了基于载流螺线管磁场计算模型的交流激磁定位模型,采用模拟退火算法求解了定位方程。体外实验结果表明,此便携式定位系统在10~500 mm处定位精度能达到10 mm,抗干扰能力强,能够满足微型介入式装置在人体中的定位要求。

在介绍了通用工业内窥镜的结构及原理的基础上,推出了一种用于检查内径20mm以下零件较深部位的内表面的便携式内窥镜,该装置由照明系统、光学系统、CCD摄像机、显示系统四部分组成,相对于普通内窥镜而言具有体积小(80×20×20mm3),重量轻(约50g),结构简单,方便携带,成本低的优点,实验结果表明经图像处理后成像质量较高,小口径零件内表面微小缺陷的检测可达mm级精度.

提出一种用小波多分辨率理论来对马氏体材料表面硬度试验压痕图进行自动分析的新方法,采用快速数据采样策略,自适应调整压痕区域的采样间隔,确保分析速度和精度,实现了自动计算维氏硬度.该方法同样能够很好地自动分析一些与马氏体组织在图像纹理结构方面相类似的组织维氏硬度,如回火屈氏体、回火索氏体等.

采用电磁与压电相结合的方式给出了一种直线驱动器,详细介绍了该驱动器的结构与工作原理,并对其牵引力进行了估算与分析;比较了几种典型的驱动器控制信号波形,并选择一种较为合理的波形进行了驱动器性能试验,试验结果表明该驱动器能够可靠地实现双向运动,具有行程大,精度高,易于控制等特点,可用于微定位、微驱动等领域.

为了进一步提高采用交流励磁定位无线跟踪胶囊内窥镜的定位精度,减小系统误差,提出了改进的神经网络定位校正方法。首先,设计了适应于胶囊内窥镜定位校正的神经网络结构;然后,采用Levenberg-Marquart算法结合贝叶斯正则化方法改进校正网络,抑制校正网络的过拟合。通过定位实验平台,建立了定位目标的跟踪位置与实际位置的样本对照数据表,并应用校正网络对定位数据进行校正。定位校正实验表明,改进的神经网络校正法可进一步减小定位误差,校正后的X,Y,Z,α,β分量的平均误差分别减小至8.7 mm,10.1 mm,7.3 mm,0.086 rad和0.081 rad。与基本BP算法相比,采用Levenberg-Marquart贝叶斯正则化的改进算法有效提高了定位校正网络的泛化能力和收敛精度。

在重症监护机械通气情况下,呼吸压力是重要的监测参数.分析比较了几种气管内压力测量方法和特点,并研究在机械通气情况下进行实时测量的新方法.

介绍了目前国际上常用的体内目标的定位方法即放射性同位素扫描和电磁场定位,分析了各自的优缺点,在此基础上提出利用目标体内密封的永久磁铁为磁标记物,在体表处检测多点磁场强度,并采用遗传算法解决非线性方程组的求逆问题从而获得胶囊在体内的位置和方向信息,实现目标在体内的连续定位.仿真实验表明,该方法定位精度在毫米级,完全满足实际应用需求.

构建了肠道软组织的测试平台,利用不同材料加工了不同表面形状的试块,测试了这些试块在肠道内滑动时的摩擦黏附特性,推导了摩擦力理论计算公式.使用平面准线性粘弹性方程的单轴简化形式,建立了摩擦力作用下肠道的极限变形模型.结合器件的几何、物理参数进行了极限变形的影响因素及敏感性分析.结果表明,胃肠道内器件的摩擦力主要来自于摩擦、黏附两部分,肠道变形与器件的质量、表面形状、材料、体积等密切相关.该研究对蠕动内镜的机构设计和运动控制能提供理论参考.

提出了用三维接收线圈组成接收电路,解决由于无线胶囊内窥镜在人体消化道内姿态不确定所带来的接收能量不稳定问题。分析了由三维接收线圈组成的不同接收电路的接收效果,得出了对每一维线圈单独全桥整流后再并联输出的电路结构是最适合于为胶囊内窥镜供能的电路。计算了该接收电路的输出范围,并通过试验对其进行了验证。结果表明：当发射功率为25W时,胶囊内窥镜可在姿态任意变化的情况下获得320mW以上可用能量,满足其高清晰度、高帧率功能对能量的需求。

介绍一种多通道数字量测量系统,以电子数显百分表为测量头,系统采用了主从单片机结构,能够快速的完成数据的采集和处理.配以PC接口,可进一步扩展功能,满足不同的需要.