本文在多電極電磁非侵入式測量的基礎(chǔ)上,通過測量血液流體邊緣產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢,實(shí)現(xiàn)將多電極電磁流量計(jì)（MEF）應(yīng)用于人體肢體血液速度剖面的測量。心血管疾病如冠狀動(dòng)脈狹窄、冠心病、動(dòng)脈粥樣硬化等已成為嚴(yán)重危害人類健康的重大疾病,其發(fā)病率逐年上升;監(jiān)測血液流速變化可以提前預(yù)防和控制此類疾病。因此研究多電極電磁肢體血液流速仿真與流速分布重建具有重大意義。文中采用有限元分析法,利用COMSOL Multiphysics5.3a仿真軟件建立多電極肢體血液測量系統(tǒng)的三維模型。對C型線圈勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行仿真優(yōu)化,仿真得出肢體截面處的磁感應(yīng)強(qiáng)度;設(shè)置流動(dòng)區(qū)域的速度,仿真得出因血液流動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢,并求取區(qū)域權(quán)函數(shù)的數(shù)值。將血液考慮為非牛頓流體,采用Euler-Euler模型,數(shù)值模擬并分析血液層流和RANS湍流的固-液兩相流動(dòng),為進(jìn)一步研究肢體血液流速的測量提供了仿真支撐和幫助。人體肢體截面處動(dòng)靜脈的圖像重建對于準(zhǔn)確求取區(qū)域權(quán)函數(shù)至關(guān)重要,將建立在卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）上的深度學(xué)習(xí)方法應(yīng)用于多電極電磁流量計(jì)的動(dòng)靜脈圖像重建中。采用十折交叉驗(yàn)證將大量的仿真數(shù)據(jù)分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基于LeNet,... 

【文章來源】：河北科技大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

電磁流量計(jì)的右手定則原理圖

第2章多電極電磁測量的相關(guān)理論11j表示歐姆定律中電流的密度；表示歐姆定律中流動(dòng)液體的電導(dǎo)率；v表示歐姆定律中流動(dòng)液體的速度；B表示歐姆定律中磁感應(yīng)強(qiáng)度；E表示歐姆定律中電場的強(qiáng)度；4)排除其他效應(yīng)的影響，如熱電效應(yīng)。推導(dǎo)麥克斯韋方程組，得到電磁流量計(jì)的基本測量方程為：2UBv(2-6)式中，2表示的是Laplace算子，表示的是Hamilton算子，v表示的是流動(dòng)液體的速度，U表示的是感應(yīng)電動(dòng)勢，B表示的是磁感應(yīng)強(qiáng)度。點(diǎn)電極電磁流量計(jì)的研究工作在北京大學(xué)有條不紊地進(jìn)行，其中王竹溪[20]建立了長筒型電磁流量計(jì)的測量模型，模型中有兩個(gè)電極用于測量感應(yīng)電動(dòng)勢，測量截面位于均勻的磁場分布中，電磁流量計(jì)為直徑2a、長2L的圓筒形，測量電極位于A、B處，如圖2-2所示：圖2-2長筒型電磁流量計(jì)測量模型在求解兩電極電磁流量計(jì)的基本方程時(shí)，需要對邊界條件進(jìn)行簡化，具體可以假設(shè)為：不考慮磁場在y軸和z軸的分量；在電極存在的邊界測量管道上沒有渦流的存在，也就是需要滿足條件0Un，其中，n表示表面的法向量；測量管道需要是為滿管，即流體充分流過每一處的管道橫截面，并且為非磁性。借助于格林函數(shù)G，它滿足拉普拉斯方程，格林函數(shù)將測量管道處的邊界條件進(jìn)行簡化，即將兩個(gè)電極簡化為一個(gè)正電荷和一個(gè)負(fù)電荷，且滿足條件：2G0(2-7)

第2章多電極電磁測量的相關(guān)理論13以表達(dá)如下：,,dd2,ddABmvxyWxyxyUaBvvxyxy(2-13)式中：mv表示測量管道橫截面處的平均流動(dòng)速度。在求解權(quán)函數(shù)的計(jì)算公式時(shí)，需要設(shè)置相應(yīng)的邊界條件，假設(shè)測量管道所在測量區(qū)域是均勻的磁場，且測量管道的長度遠(yuǎn)超出需要測量區(qū)域的管道長度，還需要假設(shè)測量的電極是點(diǎn)電極（理想情況），則權(quán)函數(shù)的求解式子可表達(dá)如下：42222422222,2aayxWxyaayxyx(2-14)式中：x和y表示電極所在測量的二維截面的橫向和縱向的坐標(biāo)；a表示測量管道橫截面處的半徑值。在電極所在測量管道的截面處的二維權(quán)重值分布情況如下圖所示：圖2-3電極所在截面處的二維權(quán)重值分布觀察圖2-3，可以得出：權(quán)函數(shù)的分布是對稱的，且存在一定的規(guī)律，從x軸看去，中心處的權(quán)重值在1左右，由中心出發(fā)，向x軸兩端逐漸減小，在x軸邊緣處權(quán)重值在0.5左右；從y軸看去，中心處的權(quán)重值在1左右，由中心出發(fā)，向y軸兩端逐漸增大，在y軸邊緣處權(quán)重值接近無窮大，即電極處的權(quán)重值很大[20]。2.4虛電流理論從Shercliff的工作中，已經(jīng)進(jìn)行了深入地研究工作，將電磁流量計(jì)應(yīng)用到了臨

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[10]多電極電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)[J]. 趙宇洋,張濤,LUCAS G.  傳感器與微系統(tǒng). 2012(06)

博士論文
[1]多電極成像電磁流量計(jì)單相流及固液兩相流速度分布測量研究[D]. 趙宇洋.天津大學(xué) 2011



本文編號：3548457