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统考初试—天津大学公布2020年硕士研究生初试考试自命题科目大纲(11)
本站小编 免费考研网/2019-10-20
[2]《物理光学学习指导与题解》,刘翠红编著,电子工业出版社
[3]《物理光学与应用光学》,(第二版),石顺祥编著,电子科技大学出版社
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、D四个模块,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,D模块为光学与光电基础。
(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: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: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)
(四)D模块:光学与光电基础
1. 几何光学基本定律与成像概念
(1)几何光学基本定律:1)光的直线传播定律 2)光的独立传播定律 3)反射定律和折射定律(全反射及其应用) 4)费马原理(最短光程原理)
(2)完善成像条件的概念和相关表述
(3)单个折射面的成像公式,包括垂轴放大率、轴向放大率、角放大率γ、拉赫不变量等公式。
(4)球面反射镜成像公式
2. 理想光学系统
(1)无限远的轴上(外)物点的共轭像点及光线、无限远的轴上(外)像点的对应物点及光线的性质,物(像)方焦距的计算公式
(2)物方主平面与像方主平面的性质,光学系统的节点及性质
(3)图解法求像的方法
(4)解析法求像方法(牛顿公式、高斯公式)
(5)理想光学系统的放大率概念及公式
3. 光辐射探测器的理论基础
(1)光电发射效应(外光电效应)
(2)半导体的光电效应(内光电效应)
(3)探测器中的噪声
(4)探测器中的主要特性参数
4. 光电器件
(1)光电阴极
(2)光电管与光电倍增管的工作原理
(3)光电倍增管的主要特性参数
(4)结型光电器件原理
(5)硅光电二极管
参考材料:
[1] 《工程光学》,作者:郁道银、谈恒英主编,-3版,机械工业出版社 (2011-06)
[2] 《光电技术》,作者:缪家鼎、徐文娟、牟同升编著,浙江大学出版社(1995-03)
811 电路
一、 考试的总体要求
掌握电路的基本理论和分析计算电路的基本方法,灵活运用所学的电路理论及方法解决复杂的综合性电路问题。
二、 考试的内容及比例
1.基本概念:电路模型,电压、电流及其参考方向,电阻、电容、电感、独立源和受控源等元件的特性及其电压电流关系,线性和非线性的概念,电功率和电能量,基尔霍夫定律,等效和等效变换。
2.线性电路的系统分析:电阻电路的计算,支路分析法,回路分析法,节点分析法。
3.电路定理:齐次性原理,叠加定理,替代定理,戴维南定理和诺顿定理,最大功率传输定理,互易定理,定理的综合应用。
4.交流电路的稳态分析:正弦量的基本概念,正弦量的相量、相量图、电路元件电压电流关系的相量形式、复阻抗和复导纳及其等效变换,基尔霍夫定律的相量形式,正弦电路的功率,功率因数,正弦稳态电路的相量分析法(包括解析法和相量图辅助分析法),谐振电路的特点及其分析计算,互感及含互感电路的分析计算,三相电路的连接方式,三相电路的电压、电流和功率的计算,非正弦周期电流电路的分析计算方法。
5.线性动态电路的时域分析:一阶动态电路的动态过程,换路定则,一阶动态电路的分析计算(零输入响应,零状态响应和全响应,三要素法),阶跃函数和冲激函数,阶跃响应和冲激响应,二阶电路的时域分析。
6.线性电路的复频域分析:电路元件电压电流关系的复频域形式,复频域阻抗和复频域导纳,基尔霍夫定律的复频域形式,网络函数,用复频域分析法分析计算动态电路。
7.非线性电路:图解法和小信号分析法。
8.网络方程的矩阵形式:关联矩阵,基本回路矩阵,基本割集矩阵,节点方程、基本回路方程和基本割集方程的概念和列写。电路状态方程的列写。
9.二端口网络:二端口网络及其四种参数(Z、Y、H、T)方程和参数的计算,互易条件,对称条件,二端口网络的等效电路,有载二端口网络,复合二端口网络,二端口器件,二端口网络的综合计算。
10.分布参数电路:特性阻抗和传播常数,无损传输线的正弦稳态解,行波和驻波,入射波和反射波,匹配的概念,无损传输线的暂态分析,波的发生和反射,柏德生法则。
11.电工测量:电压表、电流表和功率表在电路中的应用,电路参数的测量,功率的测量,三相电路功率的测量。
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