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关键词： 超短脉冲光纤激光器   啁啾布拉格光纤光栅   相位掩模板   脉冲展宽   色散调节  

摘要： 超短脉冲光纤激光器得益于光纤作为增益介质具有散热性好、环境稳定性高、光束质量好、光电转换效率高等优点，逐渐在生物医疗、工业加工、科学研究等领域得到广泛应用。然而，光纤中非线性效应的存在制约了输出功率的提升。为解决这个问题，研究人员提出了啁啾脉冲放大（ChirpedPulseAmplification,CPA）技术。CPA技术的核心在于展宽器和压缩器。为了实现全光纤化的超短脉冲激光器的研制，关键在于全光纤化的展宽器和压缩器。光纤光栅具备色散管理能力，并且有全兼容于光纤的特点，是一种实现展宽器和压缩器全光纤化的方法。因此，本文将展开对用于脉冲展宽与压缩的光纤光栅技术的研究。　　为准确设计出特定色散量的光纤光栅，本文首先从光纤光栅的基本结构出发，推导出光纤光栅的色散公式。根据均匀光纤光栅的模式耦合理论，通过传输矩阵法得到了啁啾布拉格光纤光栅（ChirpedFiberBraggGrating，CFBG）的数学模型。仿真得到了光纤光栅的反射谱、透射谱与时延曲线，并探究了切趾函数、啁啾率、光栅长度、折射率调制深度等光纤光栅结构参数对图谱特性与时延曲线的影响。同时，结合模式耦合理论与傅里叶频谱变换方程，计算了光纤光栅的脉冲响应特性。最终设计并得到了用于CPA系统中能够实现脉冲展宽的CFBG和脉冲压缩的CFBG。　　为了精确刻写出用于脉冲展宽和压缩的CFBG，本文首先根据光栅的数学模型与设计参数，并结合相位掩模板的刻写机理，对相位掩模板的参数进行设计，得到用于CFBG刻写的相位掩模板;搭建了基于紫外光刻相位掩模的CFBG扫描刻写系统;在刻写过程中，探究了切趾、扫描长度、啁啾率、曝光时间、紫外光功率等刻写参数对光纤光栅图谱特性的影响;同时，针对目前特定参数的光纤光栅刻写完成后不具备色散调节能力的问题，本文提出了利用半导体制冷器（ThermoElectricCooler，TEC）板对光栅的温度进行调节，通过探究温度分布及温度设置规律，使光栅具备了动态及灵活的色散调节能力。　　为了验证所研制的CFBG的脉冲展宽能力和压缩能力，搭建了CPA测试系统，对CFBG展宽器、CFBG压缩器和温控型CFBG进行测试。测试了4根CFBG用于验证脉冲展宽能力和压缩能力。实验结果表明自制CFBG展宽器的展宽比能够达到185.4倍，自制CFBG压缩器具有98.9%的压缩效率，通过温度控制的方法使CFBG展宽器具备了三阶色散调节能力，将输出脉冲从4.059ps优化至3.640ps。综上，自制CFBG具备很好的脉冲展宽能力和压缩能力，施加温度控制使CFBG具备了色散动态调节能力，为实现全光纤化的CPA系统解决关键器件的问题。

摘要： 1引言2011年, Kilmer等人[1]引入了张量T-乘积的定义. T-乘积提供了一种线性化的方法,即通过离散傅里叶变换和块循环矩阵的理论将张量乘法转换为矩阵乘法进行计算[11],[12]. 2017年, Jin等人[18]提出了T-乘积下张量的Moore-Penrose逆,并构造了计算该逆的算法. 2020年, Liu等人[5]提出了三阶张量的T-特征值,

关键词： 光纤光栅   海洋温深传感器   快速响应   温度增敏   压力增敏  

摘要： 温度和压力参数是海洋声速、流速、密度、热含量等参数获取的基础,温深传感器作为海洋探测的基本设备在海洋经济、海洋生态、海洋军事等领域占据重要地位。用于海洋温深探测的传统XBT与CTD使用的大多是电学测温元件,除使用经验公式测量深度外还存在灵敏度较低、响应时间较慢、热稳定性较差等问题。光纤光栅具有体积小、抗电磁干扰、耐压耐腐蚀等特性,并且作为良好的温度-应变敏感器件,在水下探测工作时表现出高分辨率与快响应速度,可以实现对海洋温深数据的高灵敏度动态传感。本文在广泛调研国内外光纤光栅传感器的研究基础上,基于将光纤光栅与其它增敏结构集成的思路,提出了用于XBT与CTD的四种温深传感结构,并针对这四种结构进行了详细的理论分析与仿真工作,本文具体研究工作与创新点如下:(1)提出了一种基于膜片与杠杆的温深传感结构,杠杆对膜片的二次增敏相较单一膜片结构提高了压力灵敏度。通过对该结构的材料、尺寸进行仿真模拟,在使用半径为2mm的纯铜管封装FBG时,获得了31.7pm/°C的温度灵敏度,压力灵敏度为4.21nm/MPa,且温度响应时间与压力响应时间较为相近,均在30ms以内,可以用于海洋0～800m范围的快速温深传感;(2)提出了一种基于弹簧式的温深传感结构,相较裸FBG大幅提高了压力灵敏度。对其进行了有限元分析,在选用弹簧钢作为弹簧材料时,四根平均直径为4mm,材料直径为2.5mm的弹簧对FBG进行增敏,在1MPa压力下表现出了8.96nm/MPa的高灵敏度,可以用于海洋0～400m范围的稳态深度传感;(3)提出了一种基于膜片与液体填充的温深传感结构,利用液体的热膨胀与膜片受压形变的方式对两个FBG分别进行了温深增敏,在使用厚度为1mm,半径为10mm的黄铜膜片与Ga In Sn液体时,传感结构的温度灵敏度为1.065nm/°C,压力灵敏度为1.245nm/MPa,其温深响应时间均在51ms以内,可用于海洋0～800m范围的快速传感。(4)提出了一种基于级联膜片的温深传感结构,利用了级联膜片的方式对FBG进行压力增敏,大幅提高了该传感结构的量程,在使用3片厚度为3mm,半径为20mm的不锈钢膜片同轴平行级联时,传感结构的温度灵敏度为31.7pm/°C,压力灵敏度为225.2pm/MPa,其温深响应时间在36ms左右,故可用于0～8000m深海海域的动态传感。与传统电学XBT与CTD的传感结构对比,本文所设计的传感结构提高了温度灵敏度与深度灵敏度,并且显著提高了温深响应速度。本文优化和解决了温深数据获取时间的匹配问题。四种传感结构的设计与仿真可以为新型光学海洋传感器的研究提供理论基础与选择方案,同时在温深传感领域的应用具备广阔前景。

关键词： 特征选择   多视图聚类   图嵌入   张量  

摘要： 在特征选择和聚类等领域,基于图嵌入构建的模型往往能取得较好的结果。由基于图嵌入学习并结合其他方法,深入挖掘数据的潜在图结构,获取关键信息,达到特征选择并运用到聚类中,将是一个可行的研究思路。本文主要基于图嵌入模型的特征选择与聚类算法进行研究,主要成果如下:首先,本文提出了一种无监督特征选择协同图嵌入学习模型,包括软阈值嵌入和低维嵌入学习。软阈值嵌入模型学习一个对角矩阵作为阈值选择矩阵,在图嵌入学习过程中重新分配每个特征的权重。由此我们可以利用图结构学习,在原始空间中对特征进行排序的阈值选择矩阵。为了获得鲁棒图来改进无监督特征选择,我们将低维嵌入与软阈值嵌入相结合,通过协同优化双嵌入模型得到统一的图。因此,该方法可以在原始空间中进行特征排序,并通过双嵌入的自适应图学习来实现无监督的特征选择。在五个真实数据集上的实验充分验证了本文所提出模型的有效性。其次,本文提出一种无监督多视图张量协同图嵌入学习方法,对上述模型做出进一步拓展,在原始空间中通过特征加权以学习亲和图,同时引入低维嵌入模型,在学习线性投影空间中学习亲和图。这两种类型的亲和图通过一个协同模型共同学习,以产生视图内的亲和图。为了捕获学习到的亲和图之间的视图间相关性,将所有视图内图堆叠为一个三阶张量,通过张量低秩分解学习一个视图间一致亲和张量。张量公式为探索亲和图之间的视图间的一致性提供了一个多视图的观察。在八个真实数据集上的实验充分验证了本文所提出模型的有效性。综上所述,本文对无监督协同相似度图嵌入的特征选择和聚类方法进行深入的研究与讨论。针对特征选择,提出一种无监督特征选择协同图嵌入的学习模型;针对聚类,提出一种无监督多视图张量协同图嵌入的学习模型。通过大量的理论分析和实验结果表明,本文提出的算法为图嵌入学习提供了进一步的研究经验与发展。

关键词： 投影栅相位法   三维轮廓测量   强反射表面   多曝光融合技术   外差解相  

摘要： 与传统的接触式三维测量方法相比,光栅投影三维测量技术因具有适用性广、非接触式、和精度高等优点而被广泛应用。但对于具有强反射表面的被测物体,利用该方法采集到的图像可能会出现局部过亮或过暗的情况,从而在解相时产生相位误差,导致计算出的点云存在缺失,造成物体的测量精度大为降低。因此,为了提高光栅投影三维测量技术对于强反射物体表面的测量精度,本文做了以下工作:首先,基于一种灵活的测量模型,使用标准的四步移相法提取被测物体的相位主值,然后需对其进行展开才能得到完整连续的绝对相位,本文使用双频外差法进行相位展开,最后将展开后的绝对相位结合系统标定得到的参数求解三维点云数据。同时针对解相时由于误差而产生的相位跳变,提出一种改进的基于三频外差相位展开法,首先通过标准的四步移相法获得三种频率的相位主值,利用双频外差相位展开法得到两种频率更低的包裹相位,再次通过双频外差解相原理推导出条纹级数小数部分的理论值和由四步移相法获取的相位主值计算出条纹级数小数部分的实际值,利用二者之差的绝对值设置阈值,该阈值的设置与光栅条纹节距有关,用该阈值与上述差值进行比较,以此对周期次数进行调整,减少跳变次数,从而校正绝对相位。实验结果表明,相对于传统的双频外差解相原理,本文提出的方法对跳变点的消除率可达96.8%以上,且对噪声有很强的抗干扰性。其次,针对测量强反射物体表面时产生明显的反射和散射,造成光栅条纹无法清晰投影在被测物体表面上,导致测量精度下降的问题,提出一种投影栅相位法和改进的多曝光图像融合技术相结合的三维测量方法。首先在投影仪投射白光下采集不同曝光时间的被测物体的图像,通过设置阈值去除图像中过曝的区域制作掩模图像;其次在相应的曝光时间下采集的光栅条纹图像与同等曝光时间下的掩模图像相乘,此时得到条纹图像去除了高光区域;接着选择合适的系数对条纹图像进行线性变换后叠加,目的是防止图像叠加后产生新的高光区域;然后将叠加之后的条纹图像进行灰度值归一化处理,最后对其伽马变换和灰度值还原。此时的条纹图像可以去除图像中原本过明或者过暗的区域,且条纹清晰均匀,利用解相原理和标定参数可以解出被测物体的三维点云数据。实验选择了三种具有平滑、空洞、内陷和凸起等特性的样件进行测量和分析,本文方法不仅可以去除图像中的过曝区域且在融合时不会出现新的过曝区域,也能对图像灰度值较低的区域进行提高,保证了条纹图像的质量,使得能在后续步骤中被提取相位信息,同时也验证了所提方法的可行性和适用性。最后,基于灵活的系统模型搭建了一个结构光三维测量平台,用于对不同金属目标物进行三维形貌重建。实验分别使用本文方法和其他多种现有方法对金属目标物测量所得的点云图像进行对比分析,实验证明,本文方法可检测出99.3%以上的三维点云,同时对选取过曝和过暗区域的相位进行误差分析,与原始相位对比时,最大相对误差不超过0.17%,说明本文所提方法并未引入较大误差,保证了测量精度,验证了本文所提方法的普适性和有效性。图[41]表[10]参[62]

关键词： 矩阵补全   总行差   截断核范数   奇异噪声   张量补全  

摘要： 随着科学技术的飞速发展,大数据已成为这个时代的标签。海量数据爆炸式产生,数据规模及维数不断增加。图像、视频等高维数据在产生、传输、存储过程中,不可避免的出现部分数据缺失、损坏等问题,这给进一步的数据分析与处理带来影响,因此,如何将部分缺失的数据补全,降低数据损坏的影响一直是一个热点问题。为解决这类问题,数据补全技术不断发展,并被广泛应用于图像处理、视频恢复、推荐系统等领域。常见的数据补全方法有矩阵补全和张量补全,在该领域,有大量学者研究出成熟且高效的方法。但在实际应用中,传统的补全方法在面对奇异噪声时,往往会出现不够鲁棒的情况。为进一步提升模型的恢复性能,本文主要工作如下: 1、在矩阵补全模型的建立中,我们发现缺失矩阵的振荡程度往往比原始矩阵要高,而以往的核范数最小化模型都力求更准确地描述秩函数,忽略了缺失矩阵本身的振荡对补全过程的影响,这使得在面对被奇异噪声损坏的矩阵时,算法往往会出现鲁棒性不足的状况。为了控制缺失矩阵的振荡,降低数据缺失部分对补全过程的影响,本文提出了一种基于总行差(Total Row Difference,TRD)的鲁棒性矩阵补全方法,该方法采用截断核范数作为秩函数的近似,用行差绝对值的和,即总行差来约束缺失矩阵的振荡,我们将这种基于TRD的截断核范数正则化(Truncated Nuclear Norm regularization,TNNR)矩阵补全方法称为TNNR-TRD。该模型通过最小化目标中的总行差值,控制矩阵补全过程中的振荡,减少缺失部分的影响。在此基础上,我们设计了一个两步迭代算法框架,并应用交替方向乘子优化算法求解模型。实验表明,该算法性能稳定,恢复效果较好,且能够改善传统TNNR模型对截断秩参数的高敏感性。 2、张量作为向量、矩阵向高阶的推广,可以很好的保留多维数据的结构信息。现有的低秩矩阵补全方法大多以二维方式处理输入数据,在补全具有高维结构的缺失张量数据时往往会丢失部分结构信息。为更好的利用张量数据所包含的丰富潜在信息,提升补全算法的恢复效果,张量补全技术应运而生并不断发展。然而,现存的张量补全方法,忽略了缺失张量本身的振荡对补全过程的影响,因此,本文将总行差的概念推广至张量,并提出一种鲁棒的张量补全方法,该方法使用张量截断核范数(Tensor Truncated Nuclear Norm,T-TNN)作为秩函数的近似,用行差绝对值的和,即总行差来约束缺失数据的振荡,我们将这种张量补全方法称为T-TRD。在算法的求解过程中,本文设计的描述张量振荡的算子避免了对张量求逆的步骤。实验表明,该算法性能稳定,能够得到更好的恢复效果。

关键词： 采空区   力电效应   电光效应   瓦斯爆炸   顶板垮落  

摘要： 热动力灾害是煤矿重特大事故中占比最高、致灾最严重的灾害。然而,当前由于采空区内部条件的隐蔽性和复杂性,对采空区内部的热动力灾害成灾原因还认识不足,未认识到富含石英的顶板在压力作用下会产生电-光效应存在点燃瓦斯与空气预混气体的可能性,缺少电-光效应定量化测量系统对岩石是否具备引燃瓦斯的能力进行定量化标准评测,导致在防治工作中缺少针对性,对采空区火灾和爆炸的预防和处理仍缺少有效方法与技术,造成采空区热动力灾害至今时有发生、救援处理常面临困境。本文紧扣煤炭能源安全重大需求,提出煤矿采空区富含石英的顶板运动过程中挤压断裂产生电-光效应是采场瓦斯爆炸新的致灾机制,从力-电-光效应的角度揭示含压电材料的顶板导致煤矿热动力重大灾害的产生机理。其主要研究成果与结论如下:(1)通过构建岩石力-电特性实验系统,全方位分析加载速率、抗压强度和破碎度对岩样力-电特性的影响,揭示了岩样受压破坏过程中的力-电效应作用机制。研究表明:加载速率是影响岩石力-电特性的决定性因素,加载速率决定了岩石样品内部微小裂隙扩展速率,单位时间内扩展速率越快,其产生自由电荷的速率也就越快;抗压强度是岩石破裂时产生峰值电压和平均电荷释放速率的关键性因素,更是衡量岩样破裂时能否点燃瓦斯和空气预混气体的关键指标;岩样破坏时产生的电压与破碎度密切相关,电压的变化反映了岩石的受力及破坏状态。(2)通过构建岩石单轴压缩破坏电-光效应点火实验平台,进行岩石引爆甲烷与空气预混气体实验,探索其电-光效应点火机制。结果表明:石英砂岩、水晶和粗粒砂岩的电火花发光能量分别达到23 m J、13.8 m J和10.31 m J,远远超过了甲烷的最小引燃能0.28 m J,通过能量(电能)和感应期的角度证明了在采空区顶板来压过程中粗粒砂岩、水晶和石英砂岩电-光效应存在引燃瓦斯的可能性;在单轴压缩过程中通过石英砂岩成功引爆了甲烷与空气预混气体,证明了岩石破裂时力-电-光效应具备将处于爆炸浓度极限范围内的甲烷点燃的能力;岩石电-光效应引燃可燃性气体的过程中,在临界火焰核心形成之前电子雪崩动力学效应占据主导地位,临界火焰核心形成过程中,主要是电子雪崩动力学效应、热效应和气体压强的共同作用,当临界火焰核心形成后,热效应起主导作用。(3)从微观角度阐明岩石内部矿物组分及结构的变化对岩石基本物理力学特性、电学特性和光学特性的影响,揭示了岩石破断过程中高能电子湮灭产生电-光效应的机理。研究表明:富含石英的岩石所具备的压电特征增强了其力-电效应敏感性,并呈现出更强的产电特性;岩石的力-电特性随着石英晶粒粒径的减小而增大,石英晶粒粒径越小,其内部颗粒间的胶结性就越好,受载时在岩石内部可以凝聚更强的内聚力,产生的力-电效应也更为显著;岩石力-电特性与孔隙度的大小呈负相关,孔隙度越小,当其达到最大抗压强度发生塑性形变破裂时,岩石内部存储的内能就越大,产生的峰值电压就越高;岩石在单轴压缩过程中,机械能通过压电效应转化为电场能,电场能量通过射频(微波)电场振荡发生衰减,在衰减过程中,射频电场加速凝聚态电子定向运动触发电子雪崩现象导致电-光效应被复合增强。(4)对三起典型的热动力灾害事故发生发展过程和点火源进行详细论证,揭示了顶板破断力-电-光效应引燃瓦斯致灾规律。研究发现:类似的采空区热动力灾害事故存在共性,发生瓦斯燃烧和爆炸前并无煤自燃标志性气体出现,并且都处于顶板来压过程中;不论是当采空区上部存在多层硬质岩层复合叠加时,还是工作面初次来压或者“见方”时,又或者是遇到断层和采动压力的叠加影响时,当上部岩层突然破断滑落,都会对下部采空区内岩石块体形成的砌体梁结构造成冲击,在力-电效应作用下采空区内岩石块体在破断过程中会释放大量能量,并于富含石英的岩石尖端产生雪崩式的放电产生电-光效应击穿瓦斯和空气预混气体,存在引发瓦斯燃烧和爆炸的可能性。上述研究为全面认识采空区热动力灾害提供了新的方向,相关科学问题的解决,可提高预防煤矿热动力灾害的能力,为防治热动力灾害事故、保障我国煤炭工业安全提供关键科学基础。该论文有图92幅,表15个,参考文献154篇。

关键词： 光纤传感器   光纤光栅   应变测量   智能化仪器  

摘要： 光纤光栅应变传感器以其体积小、耐高温、远距离传输、抗电磁干扰等优点,成为当前应变传感器的研究热点,在冶金工业、电力、石油化工等重工业中具有广阔的应用前景。光纤光栅具有较高的反射率和较窄的反射带宽,其波长对应变、温度的变化比较敏感。高温环境下光纤光栅应变监测的关键问题在于如何消除温度对应变的影响,围绕此问题本文设计制作了光纤光栅高温应变传感器及其解调系统,具体内容如下:(1)研究分析了光纤布拉格光栅的传感理论,针对光纤光栅温度应变交叉敏感度的问题,设计制作了基片式双光栅高温应变传感器。采用双光栅形式,在单根酰亚胺涂覆层光纤上使用飞秒激光逐点刻写温度光栅和应变光栅,使用Solid Works设计基片式封装结构,通过仿真软件对封装结构仿真优化,使封装后传感器的温度光栅仅对温度敏感,应变光栅对温度和应变敏感,利用温度光栅的测量结果对应变光栅的监测结果进行热补偿,消除温度对传感器应变监测的影响。(2)设计基于FPGA的光谱仪解调系统,以SLD为系统光源,采用光谱仪模块完成光信号到模拟信号的转换,通过AD采样电路将模拟信号转换为数字信号,采用FPGA控制电路对AD采样后的信号进行高斯平滑滤波处理和质心寻峰,最终将传感器的反射光谱和中心波长通过串口发送到上位机中进行显示,实现高信噪比、高功率窄线宽信号中心波长的解算。(3)搭建实验平台,对传感器进行应变测量实验和温度传感实验,实验证明封装后传感器的应变范围为3000με,是未封装传感器应变范围的2.4倍,温度光栅和应变光栅的温度灵敏度分别为12.94 pm/℃和13.89 pm/℃。使用自制解调仪和封装后的传感器进行高温应变测量,实验表明温度补偿后传感器应变光栅的中心波长漂移从4.6 nm降为0.2 nm,应变灵敏度为1.91 pm/με,温度光栅的中心波长均保持在1571.633 nm,实现了温度和应变的同时测量,有效解决了光纤光栅温度应变交叉敏感的问题。

关键词： 液位   液压   FBG   传感器   准确测量  

摘要： 在工业生产、燃料存储、化学品存储等诸多领域,实时在线准确监测存储装置中的液位及液压是保证工业安全生产的重要保障。但是目前关于液位及液压检测的传感器主要为电学传感器,容易受电磁、高温高压等恶劣环境影响,无法准确的对液位及液压进行测量,因此,如何在恶劣环境中对液位及液压在线实时稳定准确的检测,是液位及液压检测技术关注的焦点之一。由于光纤液位及液压传感器具有抗电磁干扰、几何尺寸小、使用寿命长等优良特性,被公认为是实现液位及液压在线动态实时检测最有发展优势的一种新型检测技术。但由于现有光纤液位传感器对大量程液位测量范围研究较少,且传感器易受到材料的结构参数以及被测液体温度、外部环境等影响,使其无法满足传感器在实际测量过程中稳定性、重复性、准确性、环境适应性等多方面的需求。因此,研制一种准确性高、灵敏度高、测量量程范围广的光纤液位传感器十分必要。为了实现对液位及液压的实时在线准确检测,本文提出了一种新型的光纤布拉格光栅(FBG)液位及压力传感器及其检测系统。主要研究内容包括以下3个方面:(1)大量程液位及压力传感器制备及检测系统的搭建。首先采用光纤布拉格光栅弹性隔膜、导气管、光纤布拉格光栅固定装置构建了光纤布拉格光栅液位及液压传感器,并搭建了测量系统。为了获得传感器理论参数,根据布拉格光栅的工作原理,对传感器参数进行理论模拟计算,建立了传感器矩阵方程;理论研究表明,使用0.5mm厚天然橡胶隔膜制成的传感器液位、液压灵敏度分别为34.54 pm/cm和352.50pm/KPa。(2)传感器形变隔膜性能以及静态和动态测量特性研究。根据对不同厚度的橡胶隔膜进行测试,最终选取了0.5 mm厚的天然橡胶隔膜和2 mm厚的天然橡胶隔膜分别制作了液位及压力传感器。通过实验测试,0.5 mm厚的天然橡胶隔膜制成的传感器的量程、液位、液压灵敏度分别为0-220 cm、34.87 pm/cm和360.26 pm/KPa;2mm厚的天然橡胶隔膜制成的传感器的量程、液位、液压灵敏度分别为0-380 cm、20.065 pm/cm和204.34 pm/KPa。为了对比两个传感器的静态和动态性能,分别对两个传感器在相同条件下进行静态液位性能和动态液位性能测试。实验结果显示2 mm厚的天然橡胶隔膜制成的传感器在静态液位性能上更优,0.5 mm厚的天然橡胶隔膜制成的传感器在动态液位性能上更优。(3)为了使传感器能准确、稳定的工作于实际工程应用中,模拟了实际测量情况下温度、倾斜、振动等参数对传感器测量结果准确性的影响。研究了液体液相温度、传感器倾斜、传感器系统倾斜和振动强度与频率对传感器测量准确性产生的影响。实验研究表明:在0-220 cm的液位量程内,通过温度补偿,传感器可对液相温度在20-60℃范围内的液位及液压进行准确测量;在25℃的温度下,0-220 cm的液位量程内,液位及液压测量结果不受传感器倾斜的影响;在25℃的温度下,0-220 cm的液位量程内,通过倾角线性补偿,传感器可对倾角在-30°～30°的角度内的液位及液压进行准确测量;在25℃的温度下,0-220 cm的液位量程内,振动强度和频率越高,传感器布拉格反射中心波长漂移量越大,但振动引起传感器布拉格反射中心波长漂移量的最大相对误差小于2%,表明传感器测量结果不受振动变化信息的影响。

关键词： 弥散张量成像   急性脑梗死   神经纤维损伤评估   预后  

摘要： 目的:研究磁共振弥散张量成像在急性脑梗死患者病变区域的参数变化与临床疾病进程、入院时病情评估以及3个月后的临床结局之间的关系,为急性脑梗死患者早期诊疗及预后预测提供帮助。方法:选取卒中急诊就诊并经证实为急性脑梗死患者29例。（1）急性脑梗死患者脑损伤评估,即DTI与临床疾病进程、入院时病情评估相关性研究:患者入院时进行磁共振弥散张量成像（DTI）扫描,后处理后于病变区域与对应健侧放置感兴趣区,计算各向异性指数（FA）、容积比各向异性（VRA）、平均扩散系数（DCavg）、衰减指数（Exat）及双侧（患/健）对比形成的相对值（rFA、rVRA、rDCavg、rExat）。根据患者发病时间分为超急性期（5例）与急性期（24例）,并记录临床严重程度评分表:美国国立卫生研究院卒中量表（NIHSS）及改良Rankin评分量表（mRS）。分析超急性期与急性期病灶区域DTI各参数的变化;超急性期与急性期DTI各参数相对值之间的差异;患者DTI各参数相对值之间的相关性;患者DTI各参数相对值与入院时NIHSS、mRS评分的相关性。（2）急性脑梗死患者预后评估,即DTI与预后相关性研究:3个月后进行mRS评分随访,成功随访患者22例,根据3个月后的mRS评分分为预后良好组（12例）与预后不良组（10例）。分析患者入院时DTI各参数相对值与3个月后的mRS评分之间的相关性;不同预后组间患者入院时DTI各参数相对值的差异。结果:1.急性脑梗死患者脑损伤评估,即DTI与临床疾病进程、入院时病情评估相关性研究:超急性期病灶侧DCavg值较对应健侧减低[（3.498±1.349）×evs.（7.648±0.287）×em/s,P=0.002],Exat值较对应健侧升高[（0.711±0.094）vs.（0.468±0.013）,P=0.004],而FA值、VRA值差异无统计学意义（P>0.05）。急性期病灶侧FA值、VRA值、DCavg值均较对应健侧减低[分别为（0.350±0.157）vs.（0.426±0.137）,P=0.013;0.133 vs.0.191（秩和检验:采用中位数）,P=0.024;（3.164±1.191）×evs.（7.829±0.821）×em/s,P<0.001],Exat值较对应健侧升高[（0.735±0.085）vs.（0.461±0.036）,P<0.001]。超急性期rFA值、rVRA值较急性期高[1.059 vs.0.817（秩和检验:采用中位数）,P=0.021;1.143 vs.0.684（秩和检验:采用中位数）,P=0.018]。患者病变区域rFA值与rVRA值呈极强正相关关系（r=0.989,P<0.001）;rDCavg值与rExat值呈极强负相关关系（r=-0.895,P<0.001）;rFA值与rDCavg值、rVRA值与rDCavg值呈中等强度负相关关系（分别为r=-0.468,P=0.010;r=-0.438,P=0.017）。患者DTI中的rFA值、rVRA值、rDCavg值、rExat值与入院时NIHSS、mRS评分无显著相关性（P均>0.05）。2.急性脑梗死患者预后评估,即DTI与预后相关性研究:患者入院时DTI各参数相对值与3个月后的mRS评分无显著相关性（P均>0.05）。不同预后组间入院时DTI各参数相对值无显著差异（P均>0.05）。结论:1.不同时期病灶DTI各参数改变可反映不同时期脑梗死患者脑组织损伤,超急性期与急性期患者病灶中代表弥散的DCavg均减低,Exat均升高,但仅有急性期患者病灶表现为代表神经纤维束状况的FA、VRA减低。2.超急性期与急性期患者病灶区域rFA、rVRA之间存在差异,有望通过rFA、rVRA协助发病时间的诊断,为脑梗死患者的临床分期及治疗方案选择提供影像学依据。3.急性脑梗死患者入院时DTI各参数相对值不能反映入院时临床严重程度,且不能对3个月后的预后进行预测,提示DTI在应用于非腔隙性脑梗死患者病情与预后评估方面,可能还需要包含更多时期（亚急性期、慢性期）、更大的样本量或者更全面的因素分析等。