利用下一代醫(yī)學(xué)成像技術(shù)以及PXI模塊化儀器系統(tǒng)與NI LabVIEW進(jìn)行進(jìn)展性癌癥研究
概述：使用OCT技術(shù)與授予專(zhuān)利的光源技術(shù)，并通過(guò)帶有32個(gè)PXI-5105數(shù)字化儀的256同步通道的高速(60Ms/s）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)予以實(shí)現(xiàn)。

OCT是一種非入侵式成像技術(shù)，它提供半透明或不透明的材料的表下、斷層圖像。OCT圖像使我們可以以與一些顯微鏡相近的精度可視化地展現(xiàn)組織或其他物體。OCT越來(lái)越受到研究人員的關(guān)注，因?yàn)樗哂斜群舜殴舱癯上瘢∕RI）和正電子發(fā)射型斷層成像（PET）等其他成像技術(shù)高很多的分辨率。此外，該方法不要求我們作其他準(zhǔn)備，而且對(duì)于患者非常安全，因?yàn)槲覀兪褂玫募す廨敵瞿芰糠浅Ｖ筒⑶覠o(wú)需使用電離輻射。
OCT利用一個(gè)低功耗光源及其相應(yīng)的光反射以創(chuàng)建圖像，該方法類(lèi)似于超聲，但我們監(jiān)測(cè)的是光波，而不是聲波。當(dāng)我們將一束光投射在一個(gè)樣品上，其中大部分光線(xiàn)被散射，但仍有小部分光線(xiàn)以平行光的形式反射，這些平行光可以被檢測(cè)到并用于創(chuàng)建圖像。
別系統(tǒng)概覽
我們的任務(wù)便是利用光學(xué)解復(fù)用器創(chuàng)建一個(gè)高速傅立葉域OCT系統(tǒng)，以支持來(lái)自以192.2 THz為中心頻率、頻率間隔為25.0 GHz的寬帶入射光（波長(zhǎng)為1559.8 nm）的256個(gè)窄頻帶的分隔。頻譜分離使得PXI-5105數(shù)字化儀的256個(gè)高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）通道能以60 MS/s的采樣率進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并對(duì)所有的頻帶進(jìn)行同步檢測(cè)。
我們的系統(tǒng)包含32塊8通道的PXI-5105數(shù)字化儀，它們分布在三個(gè)18槽的NI PXI-1045機(jī)箱上。我們利用NI PXI-6652定時(shí)與同步模塊和NI-TClk同步技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不同機(jī)箱上的數(shù)字化儀的同步，它提供了數(shù)十皮秒精度級(jí)的通道間相位同步性。我們選用PXI-5105是因?yàn)槠涓咄ǖ烂芏取繅K板卡八個(gè)輸入通道，這樣使得256個(gè)高速通道的系統(tǒng)保持較小的外形尺寸。當(dāng)我們完成數(shù)據(jù)采集之后，我們利用LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和可視化展示。
利用傅立葉域OCT系統(tǒng)中的光解復(fù)用器充當(dāng)頻譜分析儀，實(shí)現(xiàn)了每秒六千萬(wàn)次軸向掃描的OCT成像。利用一臺(tái)共振掃描裝置進(jìn)行幀速率為16 kHz、每幀1400 A-線(xiàn)和3毫米深度范圍的左右掃查，我們的OCT成像展示了23 μm的精度。
系統(tǒng)深度描述
在我們的系統(tǒng)中，所采用的光源是一個(gè)寬帶超發(fā)光二極管（SLD，由NTT電子提供原型產(chǎn)品）。我們利用一個(gè)半導(dǎo)體光放大器（SOA，來(lái)自COVEGA公司，BOA-1004型）放大該SLD的輸出光信號(hào)，并利用耦合器（CP1）將其等分導(dǎo)入到樣本支路和參考支路。我們調(diào)整SOA1的輸出光信號(hào)強(qiáng)度，使得樣本信號(hào)的功率為9 mW，以滿(mǎn)足ANSI的安全限制。我們的系統(tǒng)利用一個(gè)準(zhǔn)直透鏡（L1）和一個(gè)物鏡（L2），將樣本支路光信號(hào)導(dǎo)入到采樣點(diǎn)（S）。我們使用一個(gè)共振掃描裝置（RS、光電產(chǎn)品、SC-30型）和一個(gè)電鏡（G，劍橋技術(shù)出品，6210型）掃描采樣點(diǎn)的光束。我們的系統(tǒng)利用光照明光學(xué)收集來(lái)自采樣點(diǎn)的后向散射或后向發(fā)射的光信號(hào)，并利用一個(gè)光循環(huán)裝置C1將其導(dǎo)入至SOA2（來(lái)自COVEGA公司，BOA-1004型）。我們通過(guò)一個(gè)耦合器CP2（耦合比為50：50）整合SOA2的輸出信號(hào)與參考光信號(hào)。該參考支路由光循環(huán)裝置C2、準(zhǔn)直透鏡L3和參考反射鏡RM組成。
我們的系統(tǒng)利用兩只光解復(fù)用器（OD1與OD2）分離CP2的輸出信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)平衡檢測(cè)。它利用平衡圖片接收裝置（來(lái)自New Focus公司，2117型）——共有256個(gè)圖片接收裝置，檢測(cè)來(lái)自這兩個(gè)OD的具有相同光頻率的輸出信號(hào)。它利用前述快速多通道ADC系統(tǒng)的32塊PXI-5105數(shù)字化儀，檢測(cè)來(lái)自圖片接收裝置的輸出信號(hào)。所采集數(shù)據(jù)在單次采集過(guò)程中存儲(chǔ)于數(shù)字化儀的板載深度存儲(chǔ)器中，然后傳輸至計(jì)算機(jī)供分析。
就同步檢測(cè)干涉頻譜而言，OD-OCT與SD-OCT相似。其差別在于OD-OCT同時(shí)在不同頻率以數(shù)據(jù)采集速率檢測(cè)整個(gè)干涉圖譜，而不是像SD-OCT那樣——在某個(gè)時(shí)間跨度內(nèi)累計(jì)輸入到CCD檢測(cè)裝置中。因而，它根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集速率——在現(xiàn)有系統(tǒng)中該速率高達(dá)60 MHz——來(lái)確定軸向掃描速率。共振掃描裝置的16 kHz速率確定了幀速率。我們僅使用了一個(gè)掃描方向進(jìn)行數(shù)據(jù)采集（50%的占空比），從而得到每幀的采樣時(shí)間為31.25 μs。該系統(tǒng)在每幀中獲得1875次軸向掃描；然而，由于共振掃描裝置的左右掃查呈高度非線(xiàn)性，我們僅使用了1400次軸向掃描，舍棄了475次軸向掃描。
研究結(jié)果
我們將動(dòng)態(tài)范圍定義為點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（PSF）的峰值與樣本支路暢通時(shí)的背景噪聲間的比值。我們根據(jù)結(jié)果估計(jì)，動(dòng)態(tài)范圍在各種深度下均約為40 dB并隨著深度加深略有下降。OD-OCT的一個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于AWG的每個(gè)通道所檢測(cè)的頻帶寬度小于25 GHz的頻率間距。40 dB的動(dòng)態(tài)范圍基本足夠生物組織的測(cè)量。
我們利用中性密度濾光鏡將發(fā)射光衰減了39.3 dB。粗實(shí)曲線(xiàn)是在阻塞樣本光信號(hào)的情況下測(cè)量所得的背景噪聲。由這些數(shù)值確定的敏感度按照右手側(cè)的垂直刻度標(biāo)示。
圖像的滲入深度約1毫米，淺于通常利用SS-OCT或SD-OCT獲得的2毫米滲入深度。這是由低敏感度決定的。為得到一幅3D圖像，需要大量的OCT截面。受限于存儲(chǔ)器的大小，我們把采樣率降至10 MHz。

使labview用于電廠保護(hù)的發(fā)電機(jī)綜合數(shù)據(jù)采集與分析裝置
概述：采用NI 的LabVIEW 和CompactRIO 硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了水輪發(fā)電機(jī)的數(shù)據(jù)采集及分析裝置各個(gè)裝置通過(guò)以太網(wǎng)將相應(yīng)的數(shù)據(jù)和故障分析的結(jié)果傳輸?shù)奖O(jiān)控中的服務(wù)器上。

應(yīng)用方案：
水輪發(fā)電機(jī)側(cè)裝配一套數(shù)據(jù)采集及分析裝置，各個(gè)裝置通過(guò)以太網(wǎng)將相應(yīng)的數(shù)據(jù)和故障分析的結(jié)果傳輸?shù)奖O(jiān)控中的服務(wù)器上，整個(gè)系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分：
1. 采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為，監(jiān)控中心的存儲(chǔ)以及監(jiān)控服務(wù)器
2. 采用NI 公司的實(shí)時(shí)嵌入式處理器、FPGA模塊、采集卡組成高速數(shù)據(jù)采集及分析裝置
3. 采用相應(yīng)的傳感器對(duì)相關(guān)的電測(cè)量和非電量進(jìn)行采集，通過(guò)前端信號(hào)處理模塊處理之后送到高速數(shù)據(jù)采集及分析裝置的采集卡，以作為后續(xù)存儲(chǔ)與分析的信號(hào)輸入。


投放市場(chǎng)的必要性
發(fā)電廠的機(jī)組故障錄波器基本上都沒(méi)有使用，老式的故障錄波器也正是要更新?lián)Q代的時(shí)候，而且隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，電力的需求越來(lái)越緊張，電網(wǎng)的建設(shè)步伐也在加快，電力系統(tǒng)故障錄波器作為系統(tǒng)事故分析不可缺少的組成部分，市場(chǎng)的需求正在日益的增加。
使用NI 的硬件提高開(kāi)發(fā)速度
CompactRIO硬件的高可靠性，實(shí)時(shí)處理器的，以及FPGA的并行高速計(jì)算能力以及LabVIEW的信號(hào)處理能力和便捷開(kāi)發(fā)為本裝置的研制提供了一個(gè)比較合適的軟硬件平臺(tái)。

我們使用 NI LabVIEW 與 NI TestStand 開(kāi)發(fā)靈活的軟件架構(gòu)，以解決目前及未來(lái)的測(cè)試需求。這套軟件的功能眾多，能夠測(cè)試不同版本的產(chǎn)品，以及開(kāi)放式與封閉式硬件。使用 NI TestStand，我們可以利用商業(yè)可用的測(cè)試執(zhí)行功能來(lái)節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間。
使用定制化的操作界面，操作員可以登陸、載入選出的測(cè)試序列，然后監(jiān)控測(cè)試過(guò)程。界面也會(huì)提供即時(shí)資料更新給操作員、生成測(cè)試報(bào)告，然后將所有的測(cè)試資訊記錄到資料庫(kù)中，供日后分析之用。我們?cè)?LabVIEW 中撰寫(xiě)個(gè)別的測(cè)試，這也可以節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間，因?yàn)槲覀儞碛旋嫶蟮暮瘮?shù)庫(kù)可以測(cè)量、與硬件連接、分析結(jié)果，以及顯示。通過(guò)模塊化操作界面進(jìn)行序列控制，并將其與個(gè)別測(cè)試模塊分開(kāi)，我們便能將開(kāi)發(fā)的成果使用于更多有類(lèi)似測(cè)試需求的產(chǎn)品上。以統(tǒng)一的格式記錄所有的數(shù)據(jù)，我們的研發(fā)與生產(chǎn)工程師就能進(jìn)行分析并找出趨勢(shì)，并制作生產(chǎn)收益的報(bào)告。他們也會(huì)使用數(shù)據(jù)分析失敗原因，并在設(shè)備制造的過(guò)程中找出待改進(jìn)之處。記錄中擁有所有的測(cè)試資料，包含使用的序列、參數(shù)、測(cè)試儀器的校正日期、測(cè)試時(shí)間，以及產(chǎn)品的通過(guò) / 失敗狀態(tài)。

CompactRIO模塊
渦輪增壓器性能中重要的變量包含溫度、壓力和轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)組件包含多個(gè)NI C系列模塊，包括NI 9217 RTD模擬輸入模塊測(cè)量電阻溫度傳感器（RTD）溫度、NI 9211熱電偶輸入模塊測(cè)量熱電偶溫度、NI 9203數(shù)據(jù)采集模塊測(cè)量壓力和電流、NI 9423漏極數(shù)字輸入模塊測(cè)量轉(zhuǎn)速。此外，還采用了NI 9265同步更新模擬輸出模塊作為系統(tǒng)和模擬輸出值的外部接口，NI 9425漏極數(shù)字輸入模塊和NI 9476源數(shù)字輸出模塊用于數(shù)字I/O值。檢測(cè)系統(tǒng)由系統(tǒng)操作員通過(guò)用戶(hù)界面進(jìn)行控制。監(jiān)視外部系統(tǒng)使得用戶(hù)可以控制和管理整個(gè)系統(tǒng)。
結(jié)論
渦輪增壓器是車(chē)輛引擎的重要部分，其性能直接影響整個(gè)引擎的性能。對(duì)渦輪增壓器性能進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏y(cè)試是確保終產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。以前的PLC系統(tǒng)無(wú)法提供所需的精度。使用基于CompactRIO的全新檢測(cè)系統(tǒng)替換PLC系統(tǒng)節(jié)省了空間，并且提供了更高的精度、更高的分辨率和更好的性能。此外，由于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)員熟悉CompactRIO的開(kāi)發(fā)方法，可以在短時(shí)間內(nèi)讓系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，這樣節(jié)省了時(shí)間和開(kāi)發(fā)資源。

使用LabVIEW FPGA和CompactRIO開(kāi)發(fā)伺服控制系統(tǒng)
概述：利用NI LabVIEW FPGA 模塊和CompactRIO 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)出世界上臺(tái)在連續(xù)旋轉(zhuǎn)式磁盤(pán)上進(jìn)行三維全息數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的伺服控制系統(tǒng)。

全息數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)（Holographic digital data storage，簡(jiǎn)稱(chēng)HDDS）技術(shù)是光學(xué)存儲(chǔ)領(lǐng)域里有前景的新興技術(shù)之一。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，是把單的比特信息存儲(chǔ)為介質(zhì)表面的磁或光變量，正在接近其物理的極限。然而，全息存儲(chǔ)技術(shù)可以使數(shù)據(jù)的傳輸速率加速到10 億比特每秒，把訪問(wèn)時(shí)間降低到幾十微秒，同時(shí)將數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)密度增加到理論的大值，即1 萬(wàn)億比特每立方厘米?！　?br /> 通過(guò)在存儲(chǔ)介質(zhì)的整個(gè)三維空間上編碼數(shù)據(jù)，并且利用稱(chēng)為頁(yè)的大容量并行存儲(chǔ)塊來(lái)進(jìn)行記錄和恢復(fù)，全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)突破了傳統(tǒng)二維技術(shù)（如DVD）的限制。

利用CompactRIO 對(duì)Daewoo HDDS 系統(tǒng)進(jìn)行原型驗(yàn)證
我們的H D D S 原型包括兩個(gè)主要的子系統(tǒng)：一個(gè)基于N ICompactRIO三百萬(wàn)門(mén)的FPGA 系列模塊的電光運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和一個(gè)基于Xilinx 公司八百萬(wàn)門(mén)的FPGA 電路板的視頻解碼系統(tǒng)。CompactRIO 系統(tǒng)控制著一個(gè)線(xiàn)性電機(jī)、一個(gè)步進(jìn)電機(jī)、一個(gè)電流鏡和一個(gè)CMOS 相機(jī)。每一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制環(huán)都要求的控制，所以我們利用反饋信號(hào)來(lái)控制和檢測(cè)數(shù)據(jù)。不同于傳統(tǒng)的計(jì)算型電路板，CompactRIO 系統(tǒng)使我們可以利用NI 公司的LabVIEWFPGA模塊來(lái)定制脈沖發(fā)生器的時(shí)序，其精度可達(dá)到一個(gè)FPGA時(shí)鐘周期。為了避免滑動(dòng)，我們通過(guò)創(chuàng)建定制的用于加速和減速的數(shù)學(xué)函數(shù)，開(kāi)發(fā)了復(fù)雜的電機(jī)控制算法。我們?yōu)槿N類(lèi)型的電機(jī)分別設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)電路，并把它們連接到CompactRIO 的輸入/ 輸出模塊上。除了運(yùn)動(dòng)控制，CompactRIO 還與用于視頻解碼的FPGA 電路板通信，該電路板是使用我們自有的用于視頻恢復(fù)和CMOS相機(jī)控制的信號(hào)處理技術(shù)開(kāi)發(fā)的。前端MPEG解碼器積累在緩存中的數(shù)據(jù)量隨速度變化很大，CompactRIO 還通過(guò)檢查其變化來(lái)控制數(shù)據(jù)的傳輸速率。
使用LabVIEW測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)氣缸壓力
概述：基于LabVIEW軟件控制的DAQ板卡，開(kāi)發(fā)出OPTIMIZER——一款靈活、經(jīng)濟(jì)的基于PC的氣缸壓力測(cè)量分析系統(tǒng)。

背景
內(nèi)燃機(jī)的性能，取決于許多因素。對(duì)于給定壓縮比的情況，佳馬力和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩會(huì)出現(xiàn)在以下情況：
? 每個(gè)氣缸的進(jìn)氣口和進(jìn)氣閥的進(jìn)氣量均達(dá)到大
? 燃料/空氣處于適當(dāng)比例
? 燃料和空氣充分混合
? 調(diào)整點(diǎn)火提前量，避免初始爆震
由于是燃料/空氣混合物的燃燒產(chǎn)生的壓力產(chǎn)生了發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和動(dòng)力，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)中重要的檢查參數(shù)就是在壓縮和做功沖程中的氣缸壓力大小及其定時(shí)。進(jìn)氣歧管的臺(tái)架測(cè)試是在恒流情況下記錄一定壓降下的氣流情況。但當(dāng)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上后，進(jìn)氣歧管的氣流就變成了受活塞運(yùn)動(dòng)、進(jìn)氣閥面積、氣閥定時(shí)和重疊時(shí)間以及流道形狀影響的非恒流過(guò)程。這些參數(shù)的共同作用，往往會(huì)導(dǎo)致多缸發(fā)動(dòng)機(jī)不同氣缸進(jìn)氣差異。
優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)性能的步就是設(shè)計(jì)進(jìn)氣歧管和氣閥系以大限度的給每一個(gè)氣缸提供等量空氣。對(duì)于給定的壓縮比和進(jìn)氣口溫度，操作者可以通過(guò)測(cè)量點(diǎn)火之前壓縮沖程中的氣缸壓力來(lái)獲得進(jìn)氣信息。因?yàn)橛蜌饣旌衔锏娜紵且粋€(gè)復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程，牽涉到很多氣缸的幾何因素以及其它因素，如油氣混合情況、汽油辛烷值、燃料當(dāng)量比、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、空氣溫度和濕度，以及點(diǎn)火時(shí)間等—— 調(diào)整這些參數(shù)，以獲得佳的性能，將是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。
通過(guò)觀察氣缸壓力測(cè)量值以及峰值壓力相對(duì)活塞頂死中心（Top-dead-center, TDC）的位置，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)人員可以迅速將發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)校到佳性能。由燃燒質(zhì)量分?jǐn)?shù)可見(jiàn)，對(duì)于大多數(shù)傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)而言，如果峰值壓力出現(xiàn)在TDC之后12到15度，并且燃燒發(fā)生在TDC附近的等容階段時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)將表現(xiàn)出佳性能。但在給定壓縮比和燃油辛烷值情況下，為了達(dá)到佳性能所采取的點(diǎn)火提前可能會(huì)因?yàn)閲?yán)重的火花爆擊現(xiàn)象而導(dǎo)致氣閥過(guò)熱。因此，在性能優(yōu)化過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)人員需要檢測(cè)TDC之后的10和40度之間火花爆擊的氣缸壓力。如果檢測(cè)到爆震，點(diǎn)火提前取消，以避免活塞受損。