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樊璠: 作品数：11 被引量：7H指数：1; 供职机构：北京航空航天大学生物与医学工程学院更多>>; 发文基金：国家自然科学基金国家科技支撑计划更多>>; 相关领域：医药卫生一般工业技术理学建筑科学更多>>

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生物材料非规则样木的弹性常数超声测量方法研究: 牛海军王蕊张强樊璠侯永威

基于超声共振谱法的非规则固体材料弹性常数估计方法被引量：1: 2019年; 超声共振谱是一种测量固体材料弹性性质的成熟方法.其中,待测样本的固有频率通常使用瑞利-里兹法来计算,该方法要求将样本加工成特定的形状,这对于某些尺寸小或者具有特殊理化性质的材料来说是非常困难的.基于此,本文提出了一种结合有限元方法的超声共振谱技术来估计非规则固体材料的弹性常数.该方法首先测量待测材料样本在超声激励下进行自由振动时的实验共振频率;随后采用Micro-CT扫描获得样本的三维形状信息,建立有限元模型计算其理论共振频率;最后利用Levenberg-Marquardt算法优化有限元模型中的弹性常数直到模型输出的共振频率与实验共振频率的均方和误差达到最小值.方法的可行性利用非规则钛样本进行了验证.结果显示利用该方法估计出的非规则钛样本的弹性常数与利用传统超声共振谱方法估计出的长方体钛样本的弹性常数具有很好的一致性,相对差异在4%以内.本研究避免了传统测量方法中规则样本的加工过程,使非规则固体材料的弹性性质测量成为可能.; 王蕊王蕊樊璠侯永威张强张强; 关键词：有限元方法

基于超声共振谱方法的人牙釉质材料力学特性研究被引量：6: 2017年; 目的基于超声共振谱(resonant ultrasound spectroscopy,RUS)方法研究人牙釉质材料的力学特性。方法制作长方体状牙釉质样本。估计样本的理论共振频率,与RUS实验测量得到的样本实际共振频率相比较。基于迭代方法调整牙釉质弹性常数,使得理论共振频率和实验共振频率满足均方误差最小准则,并计算弹性模量、剪切模量与泊松比。结果牙釉质样本的弹性模量、剪切模量和泊松比范围分别为61.52~80.46 GPa、21.51~51.86 GPa和0.18~0.43。如果排除差异较大样本的影响,牙釉质的平均弹性模量、剪切模量和泊松比分别为72.84 GPa、31.94 GPa和0.27。结论 RUS方法在测量牙釉质力学特性方面具有可行性与重复性无损测量优势,一次测量就可以实现牙釉质所有弹性常数和力学参数的估计,研究结果为牙科修复材料的研发提供参考。; 冯丹丹樊璠王蕊张强牛海军; 关键词：牙釉质

基于粒子群优化的超声共振谱法测量材料弹性常数: 2020年; 超声共振谱法是一种基于材料样品的自由共振频率,再反推其弹性常数的高精度材料力学属性求取方法,该方法在高Q值(品质因素)固体材料的弹性常数计算方面应用广泛。然而对于具有较高黏弹性阻尼的材料来说,受共振谱线平缓、共振频率提取困难等影响,该方法的应用存在一定困难。建立了关于弹性常数的贝叶斯模型,结合粒子群优化(PSO)的全局搜索能力,寻找弹性常数的最大后验概率密度点,最终实现材料的弹性估计。测量了皮质骨模拟材料的弹性常数,与传统方法相比较,基于PSO的超声共振谱方法对弹性常数初始值不敏感,可用于高阻尼材料弹性常数的测量。; 沈飞樊璠王蕊张强牛海军; 关键词：粒子群优化贝叶斯模型

生物材料非规则样本的弹性常数超声测量方法研究: 目的人体硬组织力学特性的准确测量对于认识生物组织的结构、理解其功能具有重要意义。因此,探索可用于非规则、小样本硬组织材料力学特性测量的超声无损检测方法。方法组织力学特性方面存在明显局限,无法有效获取其共振频率。结合Mi...; 牛海军王蕊张强樊璠侯永威

脱钙过程中松质骨力学参数与声学参数的相关性研究: 目的骨质疏松症是由多种原因引起的全身性肌骨系统疾病,其主要表现为骨量减少、骨小梁变细、骨弹性下降以及骨折风险增加。近年来,定量超声技术作为一种便宜、无辐射的测量方法,已被广泛应用于骨质疏松症的早期筛检。但是,定量超声测量...; 樊璠牛海军; 关键词：杨氏模量声学参数松质骨; 文献传递

基于PVDF柔性传感器的不同介质中冲击波波源测量与频谱分析: 2024年; 目的明确体外冲击波系统冲击头在不同介质界面产生的冲击波波源特征。方法采用冲击气压可调的体外冲击波产生与信号采集实验系统,结合聚偏二氟乙烯(PVDF)柔性传感器,通过实验测量方法研究冲击头在不同介质(仿体组织、水和空气)界面产生的冲击波形,分析波源的时域特征和频谱特性。结果在相同气压冲击下,冲击头在仿体界面和水界面产生的冲击波波形相似,二者与空气界面产生的冲击波波形存在较大差异,空气界面的正负压绝对值明显减小;不同介质中产生的冲击波频谱特性相似,都存在3个明显的峰值频率,仿体、水和空气中调制频率分别为12.2、8.5、7.2 kHz,载波频率基本无变化(82~83 kHz)。不同气压冲击下,冲击头在同一介质界面产生的冲击脉冲波波形差异不大,冲击气压仅影响冲击波幅度,不影响峰值频率。随着冲击气压的增大,介质界面正负压绝对值增大,变化基本呈线性。结论PVDF柔性传感器可以有效测量冲击波波源,不同介质界面产生的冲击波在时域和频域都存在一定差异,不能简单以空气或水中的冲击波传播特性代替生物组织中的传播特性。研究结果可以为冲击波设备的评估和临床冲击波治疗方案的制定提供重要信息。; 牛海军徐连胜沈飞吴琼王立李沣骥樊璠; 关键词：体外冲击波频谱分析

脱钙过程中松质骨力学参数与声学参数的相关性研究: <正>背景:骨质疏松症是由多种原因引起的全身性骨骼疾病,其主要表现为骨矿减少、骨基质密度降低、骨皮质变薄、骨小梁变细、骨弹性下降和骨折风险增加。作为一种便宜、无辐射的测量方法,定量超声技术已被广泛应用于骨质疏松症的早期筛...; 樊璠黄成武张霞牛海军; 文献传递

超声共振法测量生物硬组织材料的力学特性: 深入理解人体硬组织材料和人工生物材料的力学特性对力学测量方法与设备提出了更高要求[1]，更精准的无损重复性测量方法的研究一直为国内外学者所关注.超声共振谱(RUS)是上世纪九十年代发展起来的一种表征材料特性的新方法[2]...; 牛海军樊璠王蕊张强樊瑜波

SDUV方法中组织振动信号提取算法比较: 2014年; 组织振动信号的提取是剪切波频散超声振动成像技术(SDUV)方法中的重要步骤.目前,SDUV方法中有两种常用的组织振动信号提取算法,正交解调法(QDM)和互功率谱法(CSM),但是未见比较这两种算法提取质量差异的相关研究.因此,构造了不同信噪比(SNRU)的参数化仿真超声回波信号模型,分别使用QDM和CSM从超声回波信号中提取组织振动信号,比较了两种方法的提取效果与计算效率.实验结果表明,当SNRU≥35 d B,两种算法在相同信噪比下提取出的信号所分离出的振动相位结果相近,标准差均小于1°,对于剪切波波速的计算结果没有太大影响.CSM的计算效率低于QDM的计算效率.因此,当SNRU<35 d B,为了减小振动信号初始相位的提取误差,应该使用CSM提取组织的振动信号.当SNRU≥35 d B,应该选择QDM提取组织的振动信号,以减少信号处理时间.本研究的发现有助于提高SDUV方法的检测效率.; 蔡夕然樊璠李晓斐牛海军; 关键词：信噪比

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