超声医学论文范文

2023-03-15

超声医学论文范文第1篇

【关键词】超声医学;学科;学科建设

随着超声医学的建设和发展,超声已经不仅仅被应用于临床诊断,超声治疗也已经成为了重要的治疗手段。超声技术可以与一些强势学科进行有效合作,可以在介入治疗,手术影像检测评估,以及生育学的超声检测中发挥重要作用。超声学科在承担诊断和医疗任务的同时,还肩负着医疗科研,甚至医疗教学等重要任务。

相对于一些临床学科,超声医学是一门全新学科,是将超声技术应用于医学各部门而形成。但是其与医院的一些其他辅助科室比较,超声学科的地位和作用又是十分突出的。随着超声医学与临床联系越来越紧密,超声医学学科已经实现了多领域渗透。从医院进行超声学科建设的角度进行分析可以看到,超声学科的建设的根本在于有效进行科室建设,实现诊疗科研的严格管理,以及优质服务的全面突破。

一、超声医学学科的建设重点在于科室建设

超声医学学科建设的首要任务是命名。在超声科室的命名中需要考虑的是超声功能的涵盖,即使是乡镇小医院也不能简单地命名为B超室,因为随着科技和经济的发展,三维甚至于四维彩超也已经被引入了县乡医院,所以在科室命名上要充分考虑到这一因素。另外超声医学已经脱离了简单的诊断功能,目前已经与临床治疗紧密联系在了一起,各种临床的诊断和治疗都与超声密切相关,所以通常情况下可以将科室命名为超声科。

超声科室的有效建构是超声学科建设的重要方面,超声学科与临床联系日益紧密,诊疗与教研需要紧密结合,但是目前的情况是多数医院在超声科室建设中结构分散、系统性差,加之技术水平参差不齐,所以造成了设备资源的很大浪费。我们需要有效建设完整的超声科室,实现人力、物力最大程度上的结合。对超声科室的建构可以从检查、治疗和教研三个方面有效的推进。

超声学科的建构中需要具有全科素质的团队领导者,科室主任可以从院内外聘请具有威望的中青年专家担任,因为中青年人才更具有发展潜力和魄力。在设立科室主任和副主任的基础上,可以设立诊断和诊疗、教研组长,实现对行政和业务的有效领导。超声科室的一般性工作可由超声医师,以及超声技师联合完成,医师进行诊断和操作,而技师进行录入和报告的出具工作。超声科室还需要数名护士,对患者进行术前准备,以及术后的观察。器械工程师可以选聘专职或者兼职都可以,但是需要保证检修的快速和及时。在超声科室的技术配比中需要高、中、初级互相合理配合。

二、超声医学学科建设的根本在于临床管理

从医院的建设角度来说,各学科建设的基本立足点在于临床的有效应用。超声医学的学科建设需要紧密地和解剖、生理和病理科室联系在一起,积极拓展超声和基础医学的联系。在临床诊疗中需要用规范医学条例来指导医生的患者意识,以及科研意识,在临床上做到有品质和有内涵。在全面理顺本学科建制的基础上,超声医学学科需要积极地进行跨学科协作。超声诊断是临床的前置环节,而临床可以有效的对超声诊断形成验证,所以超声临床需要建立严格的随访,以及反馈机制,超声医师下病房,以及参阅诊疗意见都是必要的。在超声学科的临床上,不仅仅需要增强科室内部的凝聚力,还需要有效的增加医院内部的向心力,以及与患者的亲和力。

超声医学学科的临床建设关键在于保证医疗质量,全面地提高诊断的正确率,积极推进超声医学的临床治疗。又快又好地完成超声诊疗的关键是减少预约,基本上做到“零预约”。在超声临床的建设中积极突出超声介入治疗,有效发挥超声在治疗中的引导作用。全面推进超声介入治疗在造影,引流和造瘘临床上的应用,突出超声在评估和靶向穿刺方面的特色。超声学科临床建设的目的和意义在于及时地解决临床问题,积极地推动和使用新技术和新手段,紧密的联系学科前沿,为患者解除疾病所带来的苦难。目前对于医院来讲,最重要的是要积极地在超声介入诊断、肝脏移植、临床诊断分析、男子不孕不育和风湿疾病诊断中做精做细。

三、超声医学学科建设的亮点在于优质服务

从客观角度来讲,因为各个地区的医院层次、以及软硬件设施具有明显的区别,所以说超声医学在学科建设上基本上难以一整套办法全面推进,但是从另一个方面来讲,其实各个医院在提高服务质量上却是相通的。超声医学的学科管理在于便捷性,因为超声检查是一项普通的医疗检查,所以说做到快速、便捷是服务的关键。超声科室的服务应该说具有两重性,其一是对患者的服务,其二是对临床的服务,所以有效的实现与医院,甚至于多所医院联网是关键。通过局域网可以进行有效的预约和排号,通过超声的信息管理可以实现临床医生快速了解结果。通过远程网络患者可以挂号,疑难病历可以得到快速的协助诊断和处理。

超声科室的服务还在于超声医师诊断结论的快速生成报告,对一些非常规的病例可以由高级医生处理,在最短的时间内进行治疗和诊断。对患者的资料进行大型的数据库管理,便于网络的直接调取。超声科室可以与医院的网络联系,最终实现与互联网的连接,实现信息资源的共享。患者公平的排号就诊,对特殊的病历做好前期准备工作,同时计划安排好超声技师和临床护理人员。超声科室还需要开设必要的临时观察室,以便于一些小风险治疗项目可以在门诊进行直接的治疗,手术后对患者进行有效的24小时观察。

四、超声医学学科建设的未来在于科研和人才

我们之所以说超声学科建设的未来在于科研和人才,是因为超声医学的未来应用空间和领域是十分广阔的。虽然目前超声医学还局限在临床诊断上,在临床治疗上也逐步取得了丰硕的成果,但是其依然有很多需要提升之处。在科研方面最主要是要将科研工作与临床紧密结合,良好的科研可以带动学科发展。在提高超声诊断质量的同时,我们需要重点发展射频消融,超声辐射力成像,心脏超声等技术。超声医学还需要与多学科实现联合攻关,与临床科室和纳米材料科室紧密合作。还需要积极的推进科研成果转化,有效地将科研成果向适宜的三级以及基层医疗机构进行输送,推动超声在介入、造影,以及肿瘤、治疗方面的临床应用;促进乳腺靶向造影,以及纳米级造影剂的申报,转化和应用。

另外,在超声医学人才培养方面可以有效借助平台力量,加大选拔力度,培养重点人才。要将院内培养和院外联合培养结合在一起,努力为超声医学人才提供展示自己才华的机会。在待遇上要向青年学科领军人物倾斜,鼓励青年医生申报各种创业基金,以此为超声医学人才的脱颖而出提供充分的锻炼机会和物质保证。

参考文献:

[1] 赵佳琦,章建全;借鉴戴明循环理论增进超声医学科研管理[J];中华医学科研管理杂志;2011年01期

[2] 王鹏,褚洪光,孟春荣,李倩;超声医学科建设构想浅谈[J];中外医疗;2012年01期

[3] 刘守君;加强超声学科建设提高医疗服务水平[J];现代医院管理;2005年01期

[4] 杨益虎;超声医学科建设构想浅谈[J];实用医技杂志;2007年21期

[5] 何林丰;对我区超声医学工程队伍建设的几点建议[J];西藏科技;2000年06期

作者简介:

刘希文(1957—)宁夏青铜峡人,宁夏青铜峡铝业集团公司医院工作,研究方向超声医学(从事超声工作37年)。

超声医学论文范文第2篇

关键词:机械密封;润滑膜分布;超声检测

目前国内外80%左右的化工用泵都采用了机械密封,机械密封在一百多年的研究应用中得到了迅猛发展,其密封性能逐渐提升、适应工况越来越广。近年来,有学者尝试使用声发射技术进行密封润滑膜厚度的检测, 利用粒子滤波技术对声发射信号进行处理,实现了密封端面润滑膜厚度,采用声发射法检测时,检测信号易受环境干扰,难以分离背景噪声,且数据后处理复杂。采用超声原理的检测技术在机械、地质、医疗等领域内逐渐获得了广泛应用。

一、机械密封润滑膜分布的检测模型

超声波虽具有较强的穿透性和可聚焦性,但由于模型及测量原理上的制约,其厚度测量的范 围一直停留在毫米量级。超声-弹簧模型的提出使其厚度测量的范围延伸到了微米级,为采用超声进行机械密封润滑膜的分布检测提供了可能。

涡轮泵轴系的结构可以看出,涡轮泵转子由深沟球轴承支撑,机械密封在轴承一侧,涡轮则布置在轴系的另一端。 本文所研究的机械密封为波纹管式机械密封,该机械密封主要由动环组件和静环组件组成。动环组件固定在转子上,材料为9Cr18高强度不锈钢。由镶嵌于静环内的石墨环构成的静环组件安装在涡轮泵端盖上。此类机械密封在工作时主要承受轴向力,其动环与静环之间存在 一 层0-50μm 厚的润滑膜。高压、高转速的运行环境中,机械密封润滑膜极易发生破裂,使得动环与静环发生碰磨,从而导致泄漏。润滑膜的分布对密封性能有较为重要的影响,所以润滑膜的分布特征是对该类机械密封进行性能评价的一项重要指标。

机械密封进行润滑膜分布检测时,润滑膜分布检测时,先将石墨环以其圆心为中心均匀 划分为 n 等分,检测时,在每个等分上均布置一个测点,将测点 C1和石墨环中心的连线定为基准线, 测点 C i 的位置信息可以通过该测点同基准线的夹角获得,角度值组成了一个角度矩阵[θ1θ2…θn ],在石墨环的不同位置布置传感器,由每个测点测得的膜厚 h 得到了一个膜厚矩阵[h1 h2 … h n ],从而可得到这 n 个测点膜 厚分布矩阵:

二、机械密封润滑膜分布的检测实验

1、润滑膜分布测量系统的组成。对超声测试系统进行了分模块设计,整个系统由信号发生模块、超声发射-接收模块、数据采集模块及数据存储-显示模块组成,信号发生模块的核心是高频信号发生器,可产生频率为10MHz 的方波信号以激发脉冲发生器产生脉冲信号。超声发射-接 收模块由脉冲发生器及超声传感器等组成,脉冲 发生器以10MHz 的重复频率向超声传感器发射脉冲,使超声传感器振动产生超声波,同时,脉冲发生器可接收超声传感器返回的超声电压脉冲信号,并通过声电转换将信号传递给多通道高速采集仪。 超声传感器为收 发一体式,型号为 PZT5A1,测头直径为0.8mm,厚度为0.5 mm。 数据采集模块的主体为多通道高速采集仪,通道 数为8,采样频率为100kHz。

为了实现实验室的模拟测量,配备了一个可以模拟密封间隙以形成润滑膜分布的测量装置, 该模拟装置由底座、玻璃水槽、固定板及移动装置等部分组成,主要零部件使用精密的五轴数控机床加工。加工后,对零件的表面进行修研和质检,保证与模拟间隙有关表面的粗 糙度 Ra 为0.8μm,平面度为1.6μm。 装配时,采用高精度的测高仪和电感测微仪保证模拟测量装置与模拟间隙相关轴的垂直度和平面的平行度。测试过程中,先将石墨环用 KD-855快干胶水粘接在移动装置的导杆下侧,胶水凝固后,将超声传感器按照标定的角度布置在石墨环宽度中心圆上,并将9Cr18盘固定在有机玻 璃水槽中,通过调节移动装置上侧的螺旋测微仪 (最小刻度为1.0μm),使移动装置上的移动导杆 上下移动。

测试开始时,石墨环与9Cr18盘处于接触状态,测试时将蒸馏水注入有机玻璃水槽,调节螺旋测微仪标定间隙,并用精度为0.1μm 的测高仪进 行微调和校准,使模拟间隙为精确设定值5μm、 10μm、20μm 后进行测试。

2、实验结果及讨论。在室温下(20±1)℃进行的静态测量, 润滑介质为蒸馏水。超声波在蒸馏水中的声速 c 由蒸馏水的体积模量 B 和密度ρ决定:

机械密封材料的声学参数对测量结果的精确 度有直接的关系,材料成分及成形过程对其影响 密切,因此石墨环和9Cr18盘材料的声阻抗需要 实测得到。

在模拟测量装置上分别进行间隙为5μm、10μm、20μm 的润滑膜分布检测,各测点重复测量3次,取平均值作为该点处的膜厚。实验设置 的测点数为8,通过对各测点反射系数的测量来间接测量润滑膜的分布。本文选用石墨环与空气 接触表面作为参考界面,该参考界面的反射系数 约为0.96。涡轮泵机械密封端面摩擦副的实际粗糙度 Ra 约为 0.1-0.4μm,平面 度 约 为0.3-1.6μm。在实际运转情况下,动静环磨损会造成摩擦副粗糙度变大,为了更好地验证超声测量方法的可行性,选用的石墨环表面粗糙度,各测点的反射系数由超声波在蒸馏水 与不锈钢盘界面反射信号的频域幅值与超声波在 参考界面反射信号的频域幅值的比值,和超声波 在参考界面反射系数的乘积求得。在模拟测量装置上了进行润滑膜分布的 静态模拟测量。动环运转情况下,测量时的润滑 介质从静态变为流体状态,超声波的声速和频率 将会受到影响,此时,聲速会变大,频率会变小,动 态测量值会比实际值大。这种影响和润滑介质的 黏度大小成正比,由于水的黏度非常低,所以动态 与静态时的测量结果相差不大。

结论

(1)本文针对机械密封润滑膜分布的检测问 题,引入了超声测量技术,利用超声-弹簧模型建 立了机械密封润滑膜分布的超声检测模型。

(2)在模拟测试装置上进行了润滑膜分布的检测实验,设定的密封间隙分别为5μm、10μm 和 20μm,实验结果表明,润滑膜单点测量相对误 差为0.2-1.1μm,采用超声原理可对机械密封润 滑膜分布进行较为精确的测量。

参考文献

[1] 朱禹川, 万占鸿, 王浩. 润滑油中固体颗粒对锥形静压滑动轴承油膜承载能力的影响[J]. 轴承,2018, 05: 29-33.

[2] 刘 乾, 朱禹川, 万占鸿. 润滑油中固体颗粒对液体静压滑动轴承油膜承载能力的影响[J]. 润滑与密封, 2019, 41(11):83-88.

[3] 高 岩. 固体颗粒物对液体静压滑动轴承油膜特性影响的仿真研究[D]. 鞍山: 辽宁科技大学, 2018.

超声医学论文范文第3篇

学医三年觉天下无不可治之病,行医三年觉天下无可用之方,这句老古话说出了我那种随着阅历增长过程中的复杂心情,因此我觉得掌握熟练的操作技能、增加扎实和广泛的临床知识、加强超声专业知识的学习是提高诊断水平的必备条件。在检查过程中,注重定位—定性—鉴别诊断思维方式的培养,从最基本的做起,有些疾病的定位是很容易的,但有时候却是很难,如位于肝脏、右肾和右侧肾上腺交界处的病变,定位就相当不易。患者是我们医生最好的教科书,我一直坚信良好的态度、积极而饱满的工作热情是取得患者信任的关键,用心仔细扫查、良好的沟通与交流、结合病史直至做出一个准确的超声诊断。

起步之初,我的一位老师告诉我,将所见到的异常报告手抄一份,工作站的另外保留,等到一年、两年或者进修的时候拿出来看看,就有了新的体会,以时间换空间。在湖北省妇幼学习的时候陈欣林主任就经常教导我们要持之以恒的做好每件事情,如果在超声中发现了问题,我们要寻找分析可能的原因,尽量为他们提出合理的建议,帮助他们进行相关学科会诊与处理。

超声医学论文范文第4篇

【摘要】东方 肝胆外科医院是全国最大的肝胆外科专科医院,为探讨循证医学思维在大型专科医院研究生带教中的应用价值,介绍了以下带教经验:(1)树立循证医学思维模式;(2)将循证医学思维贯穿整个专科教学中;(3)临床工作中开展问题式教学,进行循证医学实践;(4)指导研究生进行临床科研中重视循证医学思维。

【关键词】循证医学 肝胆外科 研究生带教

一、循证医学概念

循证医学(Evidence-based medicine,EBM)是指“遵循证据的医学”,又称实证医学,其核心思想是医疗决策(即病人的处理,治疗指南和医疗政策的制定等)应在现有的最好的临床研究依据基础上做出,同时也重视结合个人的临床经验,目标是让患者得到最佳治疗和最佳临床获益。自1992 年,循证医学工作组在JAMA 上发表论文,提出了循证医学的概念后,经过20余年的临床实践,循证医学思维已被广泛接受,并在临床实践中被普遍采用。与循证医学模式向对应的是传统医学模式即经验医学。经验医学需要花费大量的时间积累,从成功与失败的经历中总结形成自己的经验教训。该模式有两个缺点,第一需要花费大量的时间积累,第二个人经验受到客观个人经历和主观观念的影响,未必完全准确,可能不同医生会有不同的经验,甚至完全不同的观点,如肝胆外科最常见的胆囊结石,多数医生认为应采用完整胆囊切除术,有部分医生主张做保胆取石手术,在该问题上,能拿出高级别循证医学证据,用数据说话,更有说服力。循证医学模式可以在短时间内从网络资源获取大量的全球不同中心的临床研究结果。

二、如何将循证医学思维运用在肝胆外科研究生教学中

1.树立循证医学思维模式

本科教育多是传统的灌输式教学,即将教材内容,基本知识点通过授课形式传授给学生,对刚入门的医学生掌握必要的基本理论知识而言是必须经历的过程,是有效的教学方式。然而,一旦进入研究生阶段,就进入了更要级别的医学学习阶段,需要在某个领域更深入的探索研究。医学技术的快速发展带动肝胆外科学的飞速发展,包括新的影像诊断技术;新的器械出现如超声刀、腹腔镜、机器人;新药的研发(如靶向药物,免疫治疗药物等)。这些发展對肝胆疾病的诊断和治疗带来更多的争论焦点。比如:肝切除的器械选择,传统的钳夹法好还是运用超声刀更好?分子靶向治疗药物索拉非尼能使哪些病人受益?小肝癌采用手术方法好还是用射频消融疗效好?BCLC分期中晚期肝癌,是否只适合行TACE治疗,部分合适病例如采用外科手术与TACE疗效对比如何?面对这些临床实际问题时,传统医学往往更注重个人经验和专家的权威意见,当不同的医生提出不同的观点,面临一个“公说公有理,婆说婆有理”的局面时,循证医学体现了其优势。循证医学要求具备最佳科学研究依据,通过事实和数据为依据获得结论,更具说服力。

2.将循证医学思维贯穿整个专科教学中

研究生教学是医学继续教学的一部分,具有一定的复杂性和鲜明的特点。需要主动转变教学观念,深化教学改革,才能顺应医学发展趋势,满足社会需求,更好地服务于患者,更好的培养未来具有辩证思维的临床医生。上海东方肝胆外科医院是一所集医、教、研为一体的院、所合一的国内唯一的三级甲等肝胆外科专科医院,每年收治和手术的肝胆外科患者人数居世界首位。本院医务工作者,除担任繁杂的临床工作外,尚需完成大量的科研和教学任务。在整个教学过程中,不管是理论教学还是实践教学都应该贯彻循证医学的理念。如在概论教学中讲解最新版NCCN(National Comprehensive Cancer Network)肝细胞癌临床治疗指南、以及我国2017版原发性肝癌规范化诊治指南等,重点向他们讲述指南制定中遵循的循证原则,提高研究生的感性认识,如教学到早期肝癌首选手术切除治疗时,带教老师有意识的列举早期肝癌手术切除后5年生存率与其他治疗措施5年生存率的数据对比,让学生理解手术切除较其他治疗的优势。又如,在临床带教肝切除手术时,可以列举肝癌行规则性肝切除和局部切除术后复发率的数据,让学生理解做规则性肝切除较局部切除有更好的疗效。通过将循证医学思维贯穿整个教学过程,促使研究生在成长为未来的临床医生过程中始终树立循证医学思维。

3.临床工作中开展问题式教学,进行循证医学实践

循证医学在首先是提出问题,然后是根据问题寻找最佳证据以支持临床的诊断和治疗措施。例如,肠癌肝转移患者如果肝转移病灶初始可切除的情况下,是先手术切除转移灶再辅助化疗还是先新辅助化疗后再手术好呢?对于这类还存在争议的临床实际问题,在研究生教学过程中,我们带教老师可以抛出问题,不给出带教老师自己的观点,让研究生带着问题,自己去搜索文献查阅不同的临床研究结果,探索循证医学证据。定期组织由研究生主讲的教学活动,让研究生根据自己找到的文献证据制作成PPT来演讲表达自己的观点,既可以锻炼学生的表达演讲能力,又可以让学生形成循证医学思维,最后带教老师可以点评并做总结,允许不同的观点存在,看谁拿出的证据更有说服力,形成百家争鸣的局面。让学生群体形成一种自我探索知识的良好氛围。提高教学质量,促进学科发展。

4.指导研究生进行临床科研中重视循证医学思维

经常有学生说,应该怎么找科研方向,怎么挑选有价值的研究课题。其实,在临床工作中去发现问题,然后去探寻循证医学证据,如果最后发现该问题在医学界还没有形成共识意见或尚有争论,或者还没有高级别的循证医学证据支撑,那么这就是一个很好地临床研究课题。比如,微血管侵犯(Microvascular invasion,MVI)是近年来肝癌领域研究热点,既有研究发现肝癌术后病理证实存在MVI阳性的这类患者,更容易复发预后较差。那么,对于这类病人术后联合索拉菲尼和TACE治疗是否能使患者获益?对于这个问题,目前国内外仍缺乏大规模的随机对照临床研究结果,那么这类临床上需要又没有形成共识的问题就是很好的临床研究方向,带教老师应该有意识的锻炼研究生在临床现象中总结归纳发现问题,探索问题、解决问题的能力。

三、结语

循证医学代表了当前医学实践的主流,已经逐渐成为疾病诊疗和医疗决策的最新思维方式。当今,学科发展越来越依靠全球学者或团队的协作或共同合作研究,而不是个人的单打独斗式经验。“证据”比“经验” 更具可靠性。循证医学是求证医学,是现代医学的发展方向,必将渗透至肝胆外科学各种疾病的诊断和治疗过程中。在研究生教学中实践循证医学,使肝胆外科学研究生早日接受先进的理念,建立正确的医疗思维和方式。同时,也应该认识到,通过求证获得的结论,只能代表现有的最佳依据,随着时间推移,会不断出现新的研究结果,我们可以看到每年NCCN指南都会更新就是基于新的循证医学证据出现,也就是说所谓循证医学是与时俱进不断变化、更新和完善的,这样才能真正领悟和实现循证医学。

参考文献:

[1] Evidence-Based Medicine and Clinical Research:Both Are Needed,Neither Is Perfect[J].Ann Nutr Metab.2018,(03):8.

[2]刘菲,高雪莲.从循证医学角度实现医学论文参考文献引用的代表性原则[J].中国科技期刊研究,2012,(01):132.

[3]张秀梅,高翔.临床医学的新模式——循证医学[J].卫生职业教育,2004,(23) :121.

[4]Guyatt G,Cook D,Haynes B.Evidence based medicine has come a long way[J].BMJ,2004,(7473):990.

[5]王吉耀.走出循证医学的误区[J].中华医学杂志,2004,(12):969.

超声医学论文范文第5篇

【摘 要】本文研究了一种基于MiniGUI图形用户界面的车载终端。该系统通过嵌入用户GUI与轻量级嵌入实时操作系统μC/OS-Ⅱ,构造友好的用户终端,利用计算机测控技术与超声波测距技术实现汽车倒车的预警和数据显示,利用基于I2C总线的温度传感IC实现车厢温度的实时值。通过显示障碍物与汽车的距离并根据其距离远近实时发出报警,解除了驾驶员泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰,大大提高了驾驶安全性。

【关键词】ARM, 超声波测距 ,测温IC,μC/OS-Ⅱ,MiniGUI

一、系统方案

1.1、方案概述

本系统采用当今业界流行的基于ARM7TDMI体系32位MCU-NXP公司的lpc2210。该型号微控制器稳定优越的性能,为我们在系统的设计与构建提供了很好的性能保证。

本系统利用超声检测的发展及基本原理,超声传感器的原理及特性。并且在超声测距系统功能的基础上,提出系统的总体构成。针对测距系统发射、接收、检测、多路控制、显示部分的总体设计方案进行了论证。系统采用嵌入实时操作系统μC/OS-Ⅱ,实时操作系统的原理及运行机制和采用实时操作系统对工程构建所起到的巨大作用。可视化终端方面,本系统采用飞漫公司开发的嵌入式图形用户界面MiniGUI。

1.2、方案整体系统图

二、功能与指标

2.1、测距功能及所能测量的距离

本系统可通过传感器发射和接收超声波计算出障碍物与车的距离,以提醒司机注意安全;

2.2、LCD显示功能

系统具有一个2.2英寸的TFT6758LCD显示器,在系统运行过程中能为司机提供选择系统的各个功能,显示倒车时车与障碍物之间的距离数据,提供系统测得的车内温度,以及其他扩展功能的反馈数据等。

2.3、温度测量功能

温度检测模块主要由LM75数字温度传感器构成,用于可以随时检测车内的温度,提醒车主注意车内温度。

2.4、按键控制功能

由于本系统提供了倒车雷达测距、车内温度测量和其他可能扩展等不同功能,键盘可用于选择本系统不同功能,键盘具有方向键、进入和退出键等。

2.5、语音报警功能

语音报警模块主要由APR9600语音录放芯片构成,该芯片能录放语音60秒,该模块用于在车主倒车遇到障碍物时在不同距离对应发出语音提醒或警告,让车主在倒车时做到心中有“数”,提高倒车的安全性。

三、实现原理

3.1、中央控制器

微控制器MCU是整个控制系统的核心部分,它的选择决定了系统的软件开发环境以及硬件连接方式等一系列的问题。在综合考虑了倒车雷达系统的特点、性能/价格比、功能完善性等方面的因素后,选用的是LPC2210。LPC2210是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的16/32位ARM7TDMI-STM CPU的微控制器对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30%而性能的损失却很小。由于LPC2210的144脚封装极低的功耗多个32位定时器8路10位ADCPWM输出以及多达9个外部中断使它们特别适用于工业控制医疗系统访问控制。通过配置总线LPC2210最多可提供76个GPIO。

3.2、基于MiniGUI的彩色LCD显示终端

我们设计的系统大部分操作都要通过LCD和键盘实现人机之间的交流,为此一个友好的用户界面,关系着系统功能实现的好坏与用户对系统好坏的直观感受。所以我们将移植Mini GUI嵌入式图形用户界面系统。由于嵌入式系统的资源有限,所以对GUI1的要求是可剪裁的,高速的。Mini GUI是占用资源少,使用方便的嵌入是系统简易的图形用户界面软件。

要在目标板上运行MiniGUI for uC/OS-II应用程序,首先要使用宿主机(即PC机)对Mini GUI的源代码进行编译(交叉编译),生成MiniGUI静态链接库文件。然后,MiniGUI应用程序也在宿主机上进行交叉编译,并且与MiniGUI静态链接库、POSIX线程库链接生成*.axf映象文件或*.bin二进制文件。最后,将MiniGUI应用程序(*.axf映象文件或*.bin二进制文件)下载到目标板,并运行。

由于不同目标机的图形显示设备和输入设备是不一致的,所以用户需要为MiniGUI编写相应的图形引擎GAL和输入引擎IAL(即驱动程序),再与MiniGUI的源代码一起交叉编译生成MiniGUI静态链接库文件。

以下为在PC上模拟出来的车载终端界面:

本模块主要用于显示司机的操作以及显示各个功能测得的各种数据,其工作示意图如下所示:

3.3、超声波测距模块

3.3.1、超声波测距原理

由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中的传播距离较远,因而超声波经常用于距离测量,如测距仪和物位测量仪等都可以用超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求,所以在汽车工业、移动机器人等领域中有广泛的应用。

声波在其传播介质中被定义为纵波,当声波受到尺寸大于其波长的物体阻挡时就会发生反射,形成回声。若声波在介质中传播的速度已知,且声波从声源到达目标然后返回声源的时间可以测量得到,则可计算出从声波到目标的距离。这就是本系统的测量原理。一般情况下声波传播的介质为空气,声波采用不可见的超声波。

若室温下声波在空气中的传播速度是340m/s,测量得声波从声源到达目标后返回声源的时间是t秒,则声波传播的距离d可计算如下:

由于声波在声源与目标之间来回两趟,所以声源与目标之间的距离应该D≈d/2。

所以,超声波测距采用的脉冲测量法,其原理是测量发射超声波的时刻与接收到反射回波信号的时刻时差,用超声波在空气中传播速度已知从而计算出被测目标与传感器之间的距离。

3.3.2、波谐振频率发生电路、调理电路

超声波发生电路图如下所示。其中NE555电路主要用于产生40KHz的方波,以激励超声波传感器产生谐振而发出脉冲超声波;后面的CD4049电路则对40KHz频率信号进行调理。EN是超声波信号发射的使能控制端口,当该端口接高电平时,模组将发射超声波激励信号。其工作示意图如下所示:

超声波发射电路示意图

3.3.3、超声波回波接收处理电路

超声波接收处理电路如下所示。在超声波传感器接收到反射回来的信号后,先进入采用NE5532构成10000倍运放器进行放大;放大后的信号再进入LM311比较器对信号进行调整,其中比较电压为LM311的3管脚输入电压,可以输入不同的电压值选择不同的测距模式。其工作示意图如下所示:

超声波接收电路示意图

四、硬件框图

本系统设计硬件主要由有以下各部分:

1、以基于ARM7体系32位MCU-NXP公司的lpc2210微处理器为核心的控制器;

2、以发射和接收超声波进行测距的电路模块;

3、APR9600录放语音芯片构成的语音报警电路;

4、2.2英寸的高清晰LCD显示器;

5、LM75温度检测和控制按键模块电路;

6、JTAG/ISP调试测试口;

7、供电系统和存储器;

五、软件流程

5.1系统软件组成

我们设计的倒车雷达系统对数据处理,数据显示及网络传输需要很高的实时性,一个可靠的RTOS是系统稳定有效运作的保证,所以我们将在lpc2210上移植μc/osⅡ实时操作系统,以满足系统对多线程,硬实时的严格要求。μc/osⅡ是一种通用的实时内核,它是一个可移植、可剪裁、强占式、实时的多任务。

结合硬件部分及设计的需求,基于μC/OSⅡ平台的系统软件结构如下图所示:

结合图中的任务划分,根据任务的缓急程度分别说明如下:

键盘任务:负责读取通过I2C总线传递的键盘消息,处理键值,向MiniGUI传递键盘消息。由于键盘任务是整个系统的枢纽性任务,所有其他任务的创建,删除,状态改变都是基于键盘消息的,其重要性与实时性要求最高,所以分配任务优先级为最高的3(1,2优先级为系统保留)。

雷达测距任务:雷达测距任务通过键盘任务间接创建,负责对测距硬件电路控制与外围中断接收,初始化定时器T1与外部中断,使能超声波发送,将处理过的测距数据处理,向MiniGUI对话框发送数据。由于系统包括两组轮流执行的测距任务,所以分配优先级为4和5。

危急度判断及语音报警任务:由测距任务创建,负责根据测距数据判断危急程度,当距离小于设定值时将唤醒APR9600语音报警电路,发出对应的警告语音提醒驾驶员。分配优先级为6。

温度检测任务:温度检测任务通过键盘任务间接创建,负责通过I2C读取温度IC电路所测量车厢温度值,并将其处理后向MiniGUI窗口发送数据。分配优先级为8。

RTC:主要用于时间的管理,为MiniGUI提供系统的参考时间。分配优先级10。

5.2、系统整体控制流程图

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