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2015年天津大学085230生物医学工程考研大纲

考研时间: 2014-10-25 来源:查字典考研网

查字典查字典考研网快讯,据天津大学研究生院消息,2015年天津大学生物医学工程考研大纲已发布,详情如下:

806测控技术基础

一、考试的总体要求

掌握测控技术的基础知识和基本理论,并能合理运用解决实际问题。

二、考试的内容及比例

考试内容分为A、B两个模块,考生可任选其中一个模块。A模块为精密测量基础理论与技术,B模块为传感技术与测控电路。

(一)A模块:精密测量基础理论与技术

1.测试系统

主要内容:测量的基本概念,测试系统的组成,测试系统性能指标。

基本要求:测量、测试、计量的基本概念,测量标准,量值传递与溯源体系;测试系统的组成及各部分功能;理想频率响应特性及不失真测试条件;测量系统(仪器)主要性能指标。

2.测量误差

主要内容:误差的基本概念,精度(准确度)的概念。

基本要求:误差的定义及表示法,误差分类和特征;精度(准确度)的概念。

3.测量不确定度

主要内容:测量不确定度的概念,测量不确定度的评定,测量不确定度的合成。

基本要求:测量不确定度的基本术语,不确定度的来源;标准不确定度的两类评定、合成标准不确定度和扩展不确定度的求取方法;不确定度报告

4.长度量测量

主要内容:长度测量的标准量和标准环境,阿贝原则,长度尺寸的测量,形位误差的测量,表面粗糙度的测量。

基本要求:长度测量的标准量和标准环境;阿贝原则;长度的直接测量和间接测量、绝对测量和相对测量方法及各种常用测量仪器;形位误差测量的基本概念、测量方法和步骤;直线度误差的概念和评定方法,常用测量方法和仪器;表面粗糙度评定基准和参数,常用测量仪器。

5.角度量测量

主要内容:角度的自然基准、实物基准和圆周封闭原则,角度尺寸的测量,圆分度误差的测量。

基本要求:角度的自然基准、实物基准和圆周封闭原则;角度的直接测量和间接测量方法及常用测量仪器;圆分度误差的评定指标;圆分度误差的绝对测量和相对测量方法。

6.速度、转速和加速度测量

主要内容:速度、转速和加速度测量的基本方法。

基本要求:速度的测量方法、皮托管、多普勒测速原理、陀螺仪基本特性及角速度测量原理;频闪式转速测量原理及方法;加速度测量原理和方法。

7.力、力矩和压力测量

主要内容:力、力矩和压力测量的基本方法。

基本要求:力的测量方法和常用测量装置;转矩的测量方法和常用测量装置;压力和真空的测量方法和常用测量装置。

8.机械振动的测试

主要内容:机械振动的概念、类型,振动量的测量方法。

基本要求:机械振动的概念、类型及其表征参数;固有频率和阻尼比的常用测量方法。

9.温度的测量主要内容:温标的概念及各种类型温度计的工作原理。

基本要求:温标的定义;热电偶温度计的工作原理、基本定律和参比端处理方法;热辐射基本定律及热辐射温度计。

10.流量的测量

主要内容:流量的基本概念及各种类型流量计的工作原理和特点。

基本要求:流量的定义;差压式管道流量计;测速式流量计;振动式流量计。

参考材料:

[1]费业泰,误差理论与数据处理[M].6版,北京:机械工业出版社,2010.

[2]施文康,余晓芬,检测技术[M].3版,北京:机械工业出版社,2010.

(二)B模块:测控电路

1.绪论

主要内容:测控电路的功用,对测控电路的主要要求与特点,测控电路的输入输出信号,测控电路的类型与组成。

基本要求:了解测控电路的功用,测控电路的主要要求与特点,测控电路的输入输出信号及测控电路的类型与组成。

2.信号放大电路

主要内容:运算放大器的误差及其补偿,噪声的基础知识,典型测量放大电路,隔离放大电路。

基本要求:掌握实际运算放大器的误差及其补偿方法,包括输入失调电压,失调电流,共模抑制比等的影响;掌握典型测量放大电路的设计及计算;了解运算放大器噪声的种类与处理方法,了解隔离放大器的基本工作原理。

3.信号调制与解调电路

主要内容:调幅式测量电路,调频式测量电路,调相式测量电路,脉冲调制式测量电路。

基本要求:掌握调幅式测量电路的基本原理和方法,包括包络检波和相敏检波的电路的原理及设计方法;了解调频、调相的方法。

4.信号分离电路

主要内容:滤波器基本知识,RC滤波电路,集成有源滤波器

基本要求:了解滤波器种类,掌握各种滤波器的设计方法,重点掌握二阶滤波器的分析与设计。

5.信号运算电路

主要内容:比例运算放大电路,加/减法运算电路,对数、指数和乘、除运算电路,常用特征值运算电路,函数型运算电路,微分积分运算电路,过程调节器电路。

基本要求:熟练掌握同相、反相和差分比例放大电路设计方法。掌握加减运算电路,微分、积分电路原理及设计。了解指数、对数电路,对数电路,常用特征值运算电路和PID电路的工作原理。

6.信号转换电路

主要内容:模拟开关,采样保持电路,电压比较器电路,电压频率转换电路,电压电流转换电路,模拟数字转换电路。

基本要求:掌握几种常用模拟开关原理,了解采样保持电路原理,掌握电平比较电路、滞回比较电路、窗口比较电路原理及应用。掌握V/f和f/V转换电路原理,运放构成的V/I转换器原理,掌握D/A和A/D转换的基本原理和方法。

7.信号细分与辩向电路

主要内容:直传式细分电路,平衡补偿式细分电路。

基本要求:掌握单稳四细分辩向电路,电阻链分相细分电路原理及设计方法以及计算机细分的原理与方法。掌握平衡补偿式细分中的相位跟踪细分,了解幅值跟踪细分,脉冲调宽型跟踪细分以及频率跟踪细分的原理与方法。

8.连续信号控制电路

主要内容:脉宽调制控制电路,导电角控制逆变器,变频控制电路。

基本要求:掌握脉宽调制控制电路的工作原理与控制电路;了解导电角逆变器的基本原理;了解变频控制的基本原理。

9.逻辑与数字控制电路

主要内容:二值逻辑控制与驱动电路,异步与步进电动机驱动电路。

基本要求:掌握二值逻辑控制与驱动电路的基本原理和设计方法。了解异步与步进电动机驱动电路的原理。

10.测控电路设计实例

主要内容:动力调谐陀螺仪再平衡回路,系统建模,电路设计

基本要求:了解测控系统基于电路的实现方法。

参考书材料:

【1】张国雄主编,李醒飞副主编.测控电路.机械工业出版社.2011年4月

807工程光学

一、考试的总体要求

本门课程的考试旨在考核学生有关应用光学和物理光学方面的基本概念、基本理论和实际解决光学问题的能力。

考生应独立完成考试内容,在回答试卷问题时,要求概念准确,逻辑清楚,必要的解题步骤不能省略,光路图应清晰正确。

二、考试的内容及比例:

考试内容包括应用光学和物理光学两部分。

“应用光学”应掌握的重点知识包括:几何光学的基本理论和成像概念、理想光学系统理论、光学系统中的光束限制、平面和平面系统对成像的影响、像差的基本概念和典型光学系统的性质、成像关系及光束限制等。具体知识点如下:

1、掌握几何光学基本定律与成像基本概念,包括:四大基本定律及全反射的内容与现象解释;完善成像条件的概念和相关表述;几何光学符号规则以及单个折射球面、反射球面的成像公式、放大率公式等。

2、掌握理想光学系统的基本理论和典型应用,包括:基点、基面的主要类型及其特点;图解法求像的方法;解析法求像方法(牛顿公式、高斯公式);理想光学系统三个放大率的定义、计算公式及物理意义;理想光学系统两焦距之间的关系;正切计算法以及几种典型组合光组的结构特点、成像关系等。

3、掌握平面系统的主要种类及应用,包括:平面镜的成像特点及光学杠杆原理和应用;反射棱镜的种类、基本用途及成像方向判别;光楔的偏向角公式及其应用等。

4、掌握典型光学系统的光束限制分析,包括:孔径光阑、入瞳、出瞳、孔径角的定义及它们的关系;视场光阑、入窗、出窗、视场角的定义及它们的关系;渐晕、渐晕光阑、渐晕系数的定义;物方远心光路的工作原理;光瞳衔接原则及其作用;场镜的定义、作用和成像关系等。

5、了解像差基本概念,包括:像差的定义、种类和消像差的基本原则;7种几何像差的定义、影响因素、性质和消像差方法等。

6、掌握几种典型光学系统的基本原理和特点,包括:正常眼、近视眼和远视眼的定义和特征,校正非正常眼的方法;视觉放大率的概念、表达式及其意义;显微镜系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式;临界照明和坷拉照明系统的组成、优缺点;望远系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式;摄影系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式;投影系统的概念、计算公式以及其照明系统的衔接条件等。

“物理光学”应掌握的重点知识包括:光的电磁理论基础、光的干涉和干涉系统、光的衍射、光的偏振和晶体光学基础等。其中傅立叶光学一章可作为部分专业(如:光科等)的选作内容。具体知识点如下:

1、掌握电磁波的平面波解,包括:平面波、简谐波解的形式和意义,物理量的关系,电磁波的性质等;掌握波的叠加原理、计算方法和4种情况下两列波的叠加结果、性质分析。2、掌握干涉现象的定义和形成干涉的条件;掌握杨氏双缝干涉性质、装置、公式、条纹特

点及其现象的应用;了解条纹可见度的定义、影响因素及其相关概念(包括临界宽度和允许宽度、空间相干性和时间相干性、相干长度和相干时间等);掌握平行平板的双光束干涉定域面、干涉装置、干涉条纹的性质和计算公式;掌握楔形平板的双光束干涉定域面、干涉装置、干涉条纹的性质和计算公式;掌握典型双光束干涉系统(斐索、迈克尔逊)及其应用;掌握平行平板的多光束干涉条件、装置、干涉条纹性质与计算。

3、掌握衍射现象定义、衍射系统和分类;掌握矩孔夫琅和费衍射的光强分布公式和衍射条纹性质分析;掌握单缝夫琅和费衍射的光强分布公式和衍射条纹性质分析;了解圆孔夫琅和费衍射的光强分布公式和衍射条纹性质分析,成像系统的分辨本领;掌握多缝夫琅和费衍射的光强分布公式和衍射条纹性质分析;掌握衍射光栅(平面光栅)方程、特性;了解闪耀光栅、阶梯光栅的方程、特性。

4、掌握自然光、偏振光和部分偏振光的定义、特点,偏振度的定义,能够产生偏振光的方法;掌握布儒斯特定律和马吕斯定律;掌握晶体光学的基本概念(光轴、主平面、主截面、单轴正负晶体),会用惠更斯原理分析晶体的双折射现象;掌握各种起偏器、分束器和波片(l/4波片、l/2波片和全波片)的结构、作用和工作原理;了解偏振光的矩阵表示,会用矩阵方法表示偏振光和配置器件,并求出射光的矩阵;掌握偏振光的变换和测定方法(辨别偏振光、产生要求的偏振光);掌握偏振光的干涉原理、装置、公式、光强分布特性。

考试内容中基本理论、基本知识和基本技能性题目占80%左右,综合和实际应用题目(有一定难度的题目)不超过20%。

三、试卷题型及比例

试题类型包括:填空题、是非判断题、多重选择题、简答题、作图题、计算题等,每年的试题类型从中选几类,其中计算题所占比例一般为40-50%,其他各类题型一般占60-50%。

试题反映本课程的主要内容和要求,适当均匀分布在上述内容中。

四、考试形式及时间

考试形式为笔试。考试时间为3小时。

五、参考文献

(1)《工程光学》第3版,郁道银,机械工业出版社,2011

(2)《工程光学基础教程》,郁道银,机械工业出版社,2007

(3)《工程光学复习指导与习题解答》,蔡怀宇,机械工业出版社,2009

810生物医学工程基础

一、考试的总体要求

掌握生物医学工程的基础知识和基本理论,并能合理运用解决实际问题。

二、考试的内容及比例

考试内容分为A、B、C两个模块,考生可任选其中一个模块。A模块为医学成像基础,B模块为医用传感基础,C模块为生物医学信号处理基础。

(一)A模块:医学成像基础

1.传统X射线成像

(1)X射线物理基础(X线产生条件及性质;韧致辐射、特征辐射与其对应射线谱;X射线管的技术参数;X线与物质的相互作用;X线强度与硬度;X线的硬化;X线透射与衰减)(2)X射线透视成像(传统X射线成像原理、系统及方式;影响X射线成像质量的主要因素;典型H-D曲线形态,其横纵坐标及各参数含义;原发/客观/主观对比度概念,定义公式,相关性推导;传统X射线成像缺点)

(3)X线影像质量评价(像素、分辨率、对比度的概念)

(4)经典X射线断层成像(X线断层成像的基本原理)

(5)数字减影(数字剪影原理及方法;时序减影、能量减影、混和剪影原理;K吸收带及K吸收边缘法概念)

(6)数字化X线摄影(CR成像原理、DR成像原理、二者区别与成像优点)

2.计算机断层成像

(1)X-CT定义、成像参数和扫描方式(CT成像概念;像素与体元概念;衰减系数与CT值定义;CT与胶片分辨率差异及原因;窗口技术与窗宽、窗位定义;第一代到第五代CT特点)

(2)CT图像重建原理和方法(投影概念与实质;正弦图概念及公式;CT图象重建方法分类及典型代表算法比较;直接反投影重建法原理、计算及“灰雾”成因)

(3)CT图像显示和质量评价方法(CT图像重建显示的代表性图像处理技术;CT图像特点,与X射线透视影像的区别;CT图像质量参数、三种评价参数公式及表征)

(4)CT装置结构(CT装置组成;CT机房要求)

3.放射性核素成像

(1)放射性同位素及射线检测物理基础(放射性同位素概念、性质、衰变规律、在医学中的应用;粒子探测器各部分组成、定义、分类、特性等;放射线检测前置放大器的作用)

(2)放射性同位素扫描与γ照相机(放射性核素成像概念;放射性同位素扫描原理、结构;γ照相机结构、工作原理;)

(3)ECT成像(ECT成像原理与分类;SPECT分类、原理、组成、特点;PET原理,符合湮灭测量与飞行时间差作用、探测器类型、成像过程;PET成像优缺点及主要应用)

4.超声波成像

(1)超声波物理性质(超声波产生及各种物理参数定义、公式;超声波传播和衰减特性;超声辐射声场特性;超声对生物媒质作用)

(2)医用超声换能器(超声辐射声场指向性、近场与远场特性;超声换能器的压电效应原理;超声换能器结构)

(3)超声诊断仪原理(超声波成像基本原理及优势;超声脉冲反射法/脉冲回波法原理;脉冲工作频率(波长)选取考虑因素,与脉冲重复频率间的区别;超声相控阵扫描原理;超声成像基本类型;超声成像回波信号e(t)公式及TGC原理;A超、B超、M超在显示方面的区别)

(4)超声Doppler诊断技术(Doppler效应原理及公式;超声Doppler血流速度测量主要方

法;连续波Doppler速度测量基本原理;脉冲波Doppler速度测量基本原理及特点;超声Doppler测量取得血流方向信息;彩色血流映射主要技术思路;运动目标显示技术和相位检测基本知识)

5.磁共振成像

(1)核磁共振现象(NMR)及其物理基础(原子核磁矩、核磁子、自旋量子数定义;核磁矩与自旋角动量关系;拉莫尔进动概念与进动频率公式;力学动量矩原理;核磁矩的能级分布与核磁共振现象原理)

(2)核磁共振(NMR)信号产生与检测(宏观磁化原理;引入射频RF场原因;自由感应衰减信号FID概念;驰豫时间检测方法)

(3)NMR成像方法(磁共振成像的基本原理;MRI图象重建方法)

(4)MRI装置(磁体系统;NMR波谱仪;图像重建和显示系统)

(5)MRI应用(临床诊断应用范围;MRI与其它成像方法比较)

参考材料:

[1]高上凯著,医学成像技术,清华大学出版社,2001年2月

(二)B模块:为医用传感基础

1.医用传感器基本概念

(1)医用传感器的定义

(2)医用传感器的分类与组成

(3)人体信息检测的特殊性

(4)医用传感器的发展方向

2.医用传感器的基本特性

(1)传感器信息模型的建立

(2)传感器的静态特性

(3)传感器的动态特性

3.常用医用传感器工作原理

(1)电阻应变式传感器

(2)电容式传感器(电容式压力传感器、直流极化型电容传感器、测量电路及分布电容消除方法)

(3)变磁阻式传感器(电杆传感器差动变压器式传感器、变磁阻式传感器的应用)

(4)电动式传感器(附有力学系统的电动式传感器、电磁血流量传感器)

(5)压电式传感器和超声换能器(换能器的结构与超声场、压电式传感器、医用压电超声换能器、医学超声仪器)

(6)热敏式传感器(金属热电偶传感器、热敏电阻温度传感器、PN结二极管和集成电路温度传感器、热释电传感器)

(7)光敏式传感器(光电倍增管、光电导元件、光生伏特元件、光敏管、各种光敏传感器的性能比较)

(8)电化学与生物传感器测量基础(参比电极、离子选择性电极及其应用、气敏电极和气体扩散电极)

4.检测生物电及电刺激生物体用电极

(1)极化现象及对生物电检测的影响、不极化电极、电极的阻抗(2)电极的运动伪差及市电干扰

(3)生物电检测类宏电极的类型

(4)微电极

5.生物传感器及在医学中的应用

(1)生物传感器原理及典型应用

(2)酶电极原理及典型应用

(3)微生物传感器原理及典型应用

(4)免疫传感器原理及典型应用

(5)细胞器及组织传感器典型应用

(6)多功能及微型生物片传感器典型应用

参考材料:

[1]《医用传感器与人体信息检测》,作者:王明时,天津科学技术出版社

(三)C模块:为生物医学信号处理基础

1.生物医学信号概论

(1)生物医学信号处理目的

(2)典型的生物医学信号及其特点

(3)生物医学信号的数学表达(信号概率描述、数字特征以及信号平稳性与遍历性)

(4)生物医学信号通过线性系统

2.数字信号处理的基本概念

(1)离散时间信号(典型离散信号、离散信号的运算)

(2)离散时间系统(离散时间系统的基本概念、输入输出关系

(3)Z变换(Z变换定义、Z变换收敛域、Z变换的性质

(4)离散时间系统的转移函数、频率响应、零极点分析

3.生物医学信号的数字滤波方法

(1)奈奎斯特采样定律(掌握理想采样、频谱混叠、频谱泄露、栅栏效应等概念以及数字频率、归一化频率、频谱分辨率的计算)

(2)线性卷积与循环卷积(图表法、公式法计算卷积)

(3)IIR数字滤波器(掌握基本概念以及给定特性的滤波器设计)

(4)FIR数字滤波器(掌握基本概念以及给定特性的滤波器设计)

(5)匹配滤波器(基本原理和构成、神经传导速度测量用信号模型、非白噪声背景下的匹配滤波器、信号波形未知时的匹配滤波器构造方法)

4.生物医学信号的现代滤波方法

(1)信号功率谱(定义、非参数估计以及基于DFT的功率谱计算)

(2)维纳滤波(原理及公式推倒、滤波器优化、时间离散的维纳滤波器设计)

(3)参数模型(信号的成形滤波器、AR模型阶次估计、ARMA模型参数估计)

(4)自适应滤波及其应用(自适应的概念和原理、LMS自适应滤波器、自适应消噪声、自适应谱线增强和窄带信号分离、自适应系统辨识)

参考材料:

[1]《数字信号处理导论》,作者:胡广书,清华大学出版社(2006-07)

[2]《生物医学信号处理》,作者:杨福生高上凯编著,高等教育出版社(1998-05)

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