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《河北科技大学》 2019年
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多电极电磁血液测量系统仿真及速度重构算法研究

万东瑜  
【摘要】:流体的体积流量是生产生活中需要实时进行检测和控制的常见参数之一,而电磁流量计是一种可以用于测量导电流体的体积流量感应式仪表。流体体积流量中的人体血液流量是诊断心血管疾病的重要指标,全球致死性的疾病里心血管疾病占很大一部分,所以本文的重点是研究一种可靠、易于使用、低成本、无创的血流速测量方法。多电极电磁流量计测量技术对粘度、温度、电导率、压力损失和流体速度剖面的对称性都不敏感,并能够实现无创性测量,因此可以实现哺乳动物肢体血管内血液流速的测量。本文基于多电极电磁流量计对多相流的测量方法,实现了人体上肢动静脉血液流速分布的在线测量。多电极电磁血液测量系统通过分布在皮肤上的多个电极测量血液流动的感应电动势,利用速度重构算法计算肢体内动静脉的血流速度分布情况。本文建立COMSOL仿真模型模拟人体肢体结构,利用权函数验证了多电极电磁测量系统理论的可行性。对人体肢体动静脉血液测量的特殊情况,如动静脉位置的特异性、血栓的形成,进行了仿真试验。同时对励磁系统进行优化,以赫姆霍兹线圈、C型线圈为基础,对比不同设计方案对仿真重构的精度影响,提出励磁线圈的优化设计方案;采用有限元分析方法进行COMSOL建模仿真,求取区域权函数,利用MATLAB进行血液速度重构研究。对比6种励磁系统方案的优缺点,结合实际测量需要,实现了励磁系统的优化。最后针对高分辨率的区域划分方式,对速度重构算法进行了研究,通过对比数据处理中的5种矩阵求逆算法,最终确定先进行数据的互相关算法除噪后再进行分块矩阵求逆运算的方法是最适合多电极电磁血液测量系统的。
【学位授予单位】:河北科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TP274;R318

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