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水文数据在线分析与知识发现系统模型研究

2022-08-07 08:28:14 收藏本文 下载本文

“鲨牙鲨莉无敌”通过精心收集,向本站投稿了6篇水文数据在线分析与知识发现系统模型研究,下面是小编帮大家整理后的水文数据在线分析与知识发现系统模型研究,希望对大家带来帮助,欢迎大家分享。

水文数据在线分析与知识发现系统模型研究

篇1:水文数据在线分析与知识发现系统模型研究

水文数据在线分析与知识发现系统模型研究

数据的在线分析与知识发现是开发信息资源的高级形式.为了挖掘关于水的运动变化规律和对环境的作用的`知识,作者提出了水文数据的在线分析与知识发现系统模型.文章对模型采用的在线分析处理与数据挖掘相结合的分层次结构进行了详细阐述,并重点介绍了模型中的关键技术应用.

作 者:艾萍 王志坚 索丽生 倪伟新  作者单位:艾萍,王志坚,索丽生(河海大学,)

倪伟新(水利部水文局,)

刊 名:水利学报  ISTIC EI PKU英文刊名:JOURNAL OF HYDRAULIC ENGINEERING 年,卷(期): “”(11) 分类号:P333 关键词:在线分析   数据挖掘   知识发现   系统模型   深度计算   水文数据智能分析  

篇2:基于成像模型的遥感数据分析与信息提取研究

基于成像模型的遥感数据分析与信息提取研究

针对遥感成像过程中普遍存在的退化现象,通过遥感成像模拟,揭示了不同退化程度对遥感数据质量的影响,反映了考虑成像退化因素对提高卫星遥感数据信息提取能力的.作用.基于成像退化采用的支持向量机方法对遥感图像地物分类的实验研究表明,这种方法使遥感图像地物分类精度得到明显提高,特别是支持向量机方法与图像恢复技术的结合,效果更为明显.

作 者:王先华 易维宁 杜尚宇 WANG Xian-hua YI Wei-ning DU Shang-yu  作者单位:中国科学院安徽光学精密机械研究所,通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽合肥,230031 刊 名:大气与环境光学学报 英文刊名:JOURNAL OF ATMOSPHERIC AND ENVIRONMENTAL OPTICS 年,卷(期): 4(2) 分类号:P407 关键词:遥感   成像退化   信息   提取  

篇3:高校课堂知识管理系统的研究与模型构建论文

一、高校课堂知识管理系统的研究

(一)研究背景与研究内容

国内高校已基本普及了计算机和网络,网上的教育资源也越来越丰富,信息技术已经成为高校教师经常使用的教学辅助手段,但是在使用的质量和深度上都没有达到预期效果。

高校教师在信息技术教学应用中存在的常见问题有:

1. 很多影响教师对学生进行评价、诊断和制定教学决策的课堂教学信息没有被记录下来。

2. 缺乏管理知识的集成化软件环境,不能在备课、授课以及课后的教学环节中连续使用。教师在使用不同的软件工具时,常常由于不熟悉操作环境而降低效率、浪费时间。

3. 缺乏能够提供各种有效的分组和点名策略的工具软件。教师人工分组和点名往往费时费力,影响了教学效率。

4. 使用网络平台发布学习资源的操作比较繁琐,没有统一的规范,不能一次性分类发布资源。

5. 教师进行分数统计时,一般需要使用 Excel等电子表格或数据库软件,这就要求教师花精力去了解专业的数据操作语言和统计分析方法。

本研究的主要内容就是针对以上问题,构建一套高校课堂知识管理系统的模型,帮助高校教师利用信息技术工具进行教学。研究的着眼点是把知识管理的理论用到课堂教学上,结合教学设计和教育评价等理论,探索高校教师在课堂上如何高效地管理及利用知识和课堂信息,提高教学效率,帮助教师全面地评价学生,最终达到促进学生学习的目的。同时本系统还注重提供人性化的系统框架和工具来帮助教师形成良好的教学习惯,提高教师的教学技能。

(二)知识管理系统同类产品调研

本研究对其他领域的知识管理应用软件进行了调研,它们的作用和功能各不相同,但都有本领域的专业特点。

1. 电子政务中的知识管理主要是管理其内部和外部、结构化和非结构化的知识,并对公众和政府办公人员采用不同的知识分类逻辑。

2. 企业领域的知识管理产品主要根据企业自身的特点和内部结构采用了不同的知识管理策略。

3. 教育领域的知识管理产品主要包括图书馆管理系统、网络资源库等教育资源库,以及电子教室、教师管理系统等教学知识管理软件。

4. 个人知识管理软件和网站提供了帮助个人搜集、存储、管理、发布知识和知识源的功能。

电子政务面对的是政府内部工作人员和广大的公众,企业领域的知识管理面对的是企业内部人员和众多的客户,而本研究的内容是构建教师在教学过程中使用的知识管理系统,因此,本系统在帮助教师备课、授课、评价的时候进行的知识管理更类似于个人知识管理;而当教师与学生进行知识交流、知识共享时,就需要参考电子政务和企业中的知识门户,建立教师和学生专门用于发布和交流与课堂教学相关内容的知识管理网站。

(三)相关理论对知识管理系统模型构建的指导

本研究在知识管理、绩效技术、教育评价、教学设计理论的指导下,对高校课堂知识管理系统模型进行需求分析。

1. 知识管理对本系统模型的理论指导

知识管理理论中把知识分为显性知识和隐性知识。教学中的显性知识主要是教材上的学习内容、教案、课堂记录、学生作业、学习成绩等信息,这些是教师备课和讲授的主要内容,也是学习的主要对象,可以用知识仓库、文件管理技术等信息技术手段来处理。而教学中要记录的隐性知识主要是指师生在交互过程中产生的各种知识,也就是学生形成自己的理解后的隐性知识,和从教学活动信息中挖掘出来的知识,如学生的学习心得、从不同的思维角度形成的看法、师生的交流经验、教学技巧、学习技巧等等。通过课堂记录中的描述,可以记录课堂教学过程中与教学相关的重要信息。

知识管理的主要内容就是实现知识共享和知识创新。高校课堂知识管理系统可以获取、整理、存储教师提问、学生回答、小组讨论、成果展示的信息,并且把这些信息放在网络平台上让师生共享。有的信息还可以进行数据挖掘,供教师评价学生、总结教学经验和学习过程中产生的新知识。师生都可以在学习过程中积累自己的个性化知识库,到课程结束的时候都能在知识库中增加大量有价值的知识,并且在网络平台上实现知识共享,在交流中促进学习、进行知识创新。系统提供记录和引导课堂讨论的概念图工具可帮助师生在交流过程中产生思想的火花,进行知识创新。

知识管理的实施过程需要建立有效的激励机制。相对应的,教师对学生也应该采取各种激励措施。

2. 绩效技术对本系统模型的理论指导

高校课堂知识管理系统可以帮助教师调动各种积极因素,提高学生的学习绩效,例如对学生的学习效果给予积极的反馈,增加学生的学习动力等。同时,系统可以在教学过程中为教师提供帮助,提高教师的工作效率,例如提供高效合理的系统帮助文件,帮助教师熟悉系统的功能模块和操作步骤,通过操作过程中的合理提示来帮助教师快速决策。

3. 教育评价理论对本系统模型的`理论指导

高校课堂知识管理系统的功能之一就是对学生进行评价反馈,帮助教师对学生进行合理有效的诊断,给予公平真实的评价。利用档案袋评价方法,系统可以记录学生在课堂上回答问题、主动发言、演示成果的情况,以及在课堂知识管理网站上参与小组协作的情况,还可以收集、存储教师和同学反馈的评价意见。同时系统既提供分数和等级的评价方式,也提供描述性的评价结果。

4. 教学设计理论对本系统模型的理论指导

教学设计中的学习者分析是确定学生的认知发展特征、起点水平、认知风格、学习动机等情况,学习需要分析是弄清楚“现状”与“应该达到的标准”之间的差距,再分析资源与约束条件,认定急需解决的问题。教师在使用高校课堂知识管理系统进行课堂记录时,可以参考学习者分析和学习需求分析的维度,方便地记录下学生的知识掌握情况。

教学设计总结和发展了多种教学模式,每一种教学模式都是由不同序列和不同形式的教学活动构成。系统模型可以为课堂讨论、同学发言、小组演示等不同的教学活动提供支持,教师可以根据学科特点,选择相应的引导策略和课堂记录的维度与方式。

(四)高校教师教学中有效知识管理策略的挖掘

本研究使用了观察法和访谈法,以发掘高校教师课堂教学中常用的有效知识管理策略。

在选择观察对象时,笔者查阅了北京师范大学~第二学期本科生对教师教学质量评价的结果,从中选择了其中综合评分比较高的几位教师。所涉及的课程兼顾文科和理科、研究生课程和本科生课程、专业课程和全校选修课程。观察的目的就是找出这些优秀高校教师在使用多媒体教室的各种软件辅助教学时易出现的各种状况,同时观察学生有哪些信息是需要被记录下来的。

本研究的访谈对象是北京师范大学教育技术学院和教育学院的四位教师,主要了解访谈对象在授课过程中需要哪些信息技术的支持,目前使用的技术手段有哪些弊端,在教学过程中会针对课程的内容使用哪些教学技巧和策略。

通过课堂观察和访谈,本研究总结了高校教师的课堂教学技巧,发现其中有一些是非常有效的知识管理策略,起到了帮助教师评价、促进学生学习的作用。这些教学策略包括:1.建立学生档案袋,收集学生的相关学习信息,为教学评价提供了丰富的依据;2.记录师生在教学过程中出现的各种教学情况,形成教学日志,帮助教学评价、反馈和决策;3.为学生提供针对具体问题、具体情景的学习帮助;4.帮助学生在协作学习中共同进步;5.使用激励策略来鼓励知识共享,激发学生的主观能动性和创新能力;6.使用不同的讨论交流模式,鼓励学生发表看法。

教师会使用一些常用的信息技术工具,如思维导图工具、网络教学平台、博客等,来进行知识管理,实际也发挥了很好的教学作用。

二、高校课堂知识管理系统的模型构建

通过对系统用户、同类产品和相关理论的研究,得出高校教师对课堂知识管理系统的基本需求情况,从而构建了本系统的模型。

(一)系统模型的总体框架

高校教师在传授知识的过程中,一般是经过备课、授课、评价反馈、课下交流等环节。针对各个环节,本系统模型设计了不同的模块为教师提供支持。

图1是高校课堂知识管理系统模型的总体框架图。教师登录系统之后,可以进入五个子模块,分别是备课模块、授课模块、邮件管理模块、评价反馈模块和网络平台模块。每个子模块都与后台数据库中的数据表相对应。其中的评价反馈模块可以从备课模块、授课模块和邮件管理模块中调入评价信息,作为评价反馈的基本数据。网络平台模块可以与其他的四个模块进行数据传递,完成数据的导入和导出,这样就可以把教师使用的课堂知识管理系统中的数据,与相对应的课堂知识管理网站中的数据进行交互,为课堂知识管理系统的扩展做好一个接口和铺垫。

(二) 五个子模块的功能设计

1. 备课模块

教师在备课时常用的工具是微软的文字处理、幻灯片等Office套件。在备课模块提供了直接调用这些工具的功能,可以简化教师的操作。教师的备课资料是一个小的文件库,备课模块提供了管理备课资料的文件管理器。备课资料库可以让用户分课程、年级、班级、小组存放备课资料,在备课资料库中可选择显示文件的标题、作者、日期等属性。提供这些属性作为检索项,用户可以快速查询资料。

2. 授课模块

教师在课堂授课过程中,有很多教学环节涉及到学生管理。在授课模块中亦提供了相应的管理功能,教师可以节约相应操作的时间,提高上课效率。

授课模块包括六个方面的功能:

(1)学生信息管理功能:教师可以导入学生名单,按年级、班级管理学生的学号、姓名、性别、年龄、在班级中担任的职务、住址、电话等信息。

(2)点名功能:教师可以记录每次点名的时间、课程、年级、班级,统计答到率、缺课率。

(3)提问功能:可以用击鼓传花的方式选择小组或个人提问,能够设置不同的条件控制循环显示的范围,教师可以对学生的回答进行评分。

(4)分组功能:可以按照不同的分组策略对学生名单进行分组,包括角色分组、手动分组、随机分组、条件分组等;若选择项目分组,则可记录每个小组的项目名称、任务要求、时限、难度等项目属性。

(5)课堂观察记录表功能:教师可以记录学生的学习动机、学习风格、认知结构特点、起点水平等属性;可以记录学习内容的情况,包括学习难点、学习障碍、学习内容安排的不合理之处等;也可以记录学习活动的情况,包括学生汇报、小组讨论、全班学生听讲等。

(6)调用辅助工具的功能:教师可以直接调用思维导图软件、录音软件、计时软件等辅助工具,提高课堂教学的效率。

3. 邮件管理模块

高校师生面对面交流的时间比较有限,提交和批改的作业、个人和小组答疑、课外知识辅导,以及发布班级通知、任务分配等都需要借助电子邮件。教师要处理全班学生的邮件,工作量很大,而且重复性的工作很多。

本系统模型的邮件管理模块提供了收发和管理学生邮件的功能,能够简化很多重复劳动。教师可以建立学生邮箱列表,定制回复模板;可以管理查询学生的邮件,收集作业和提问,按照年级、班级、小组、任务建立子邮箱文件夹;可以保留经典的问题、回答和作业,把这些邮件和回复收藏到备课资料库中。

4. 评价反馈模块

教师对学生进行评价反馈,需要先获得学生信息。在授课和邮件管理模块中有存储了学生的学习资料、课堂表现记录、作业等信息的档案袋。

评价反馈模块的功能主要是根据学生档案袋的资料,帮助教师按照不同的方法统计学生自评与互评、小组自评与互评,以及教师评价的分数,得出小组或个人的总成绩。教师还可以得到学生成绩的总体统计信息,了解全班的学习状况。

5. 网络平台模块

网络平台模块的功能是把备课模块、授课模块、邮件管理模块以及评价反馈模块的教学相关信息发布到课堂知识管理网站上,同时可以下载学生在网站上交流、讨论的信息,还能够保存并分类管理常用教学网站的网址,对浏览器进行安全权限设置。

(三)系统模型的可扩展性

1. 系统模型与课堂知识管理网站的数据传递

课堂知识管理网站是高校课堂知识管理系统的网上发布平台,该平台具有与课堂知识管理系统进行信息互传的接口,两者相互配合可以帮助教师管理教学中的各种信息和知识。

教师和学生可以在网站上记录自己的学习心得、从不同的思维角度形成的看法、交流的经验、教学技巧、学习技巧,还可以在讨论区进行小组或个人之间的交流。班级、小组、个人都有自己的档案袋。学生可以在网络教学平台上发布自己的作品,进行学习交流,浏览课堂知识库中的内容,查阅自己的档案袋,也可以通过网站下载自己的成绩、档案、教师对自己的评价、班级通知等。教师可以发布高校课堂知识管理系统的资料到网站上,也可以从网站下载学生的交流信息、提问信息、小组协作信息等。网站可以记录小组成员在合作过程中的分工、对小组的贡献、参与的时间总量、小组的学习进度、小组交流情况等历史事件。

2. 系统模型与其他信息系统的数据传递

高校课堂知识管理系统涉及到学生信息、学习资料等内容,如果能与相应的学校信息系统建立数据传递的接口,就可以直接导入这些内容。例如:从教务系统中获取学生名单、导出学生成绩等;从学工系统获取学生奖惩、党团关系等信息;从图书馆系统获取专业书籍、报刊、杂志的索引信息;从学校的资源库获取专业资料。

3. 对系统模型的结构化信息的数据挖掘

在高校课堂知识管理系统中收集存储的信息包括学生信息、小组信息、课堂活动信息、项目信息、作业信息、评价信息等。对这些信息进行数据挖掘,可以发现很多关联信息,建立各项信息之间的相关模型,找出数据发展的趋势,为教师提供教学决策支持。例如,分析得出学生的学习成绩分布曲线、成绩与学生年龄的相关曲线、两次成绩的比较曲线等,为教师提供教学参考意见。

三、本系统的特点与不足

本研究构建的高校课堂知识管理系统模型区别于以往同类系统的最大特点,就在于它为高校教师提供了教学过程中大部分环节的信息技术支持,突出了帮助教师进行“知识管理”的功能,同时该模型具有了很好的系统扩展性,便于模型以后的功能扩建。但是,本研究虽然尽量考虑了影响模型构建的各方面因素,但是仍然不够全面,对高校教师使用信息技术进行课堂知识管理的需求分析难免会有所遗漏,需要再进一步地收集并分析用户的数据,以逐步完善该系统模型的构建。

[参考文献]

[1] 朱洁兰,杨开城。 浅谈教学中的知识管理[J]. 教育技术研究,,(6)

[2] 王德禄。 知识管理的IT实现—朴素的知识管理[M]. 北京:电子工业出版社。

[3] 朱从娜,杨开城,李秀兰。 电子绩效支持系统及相关概念探究[J].中国电化教育,,(8)

[4] 朱德全,宋乃庆。 现代教育统计与测评技术[M]. 重庆:西南师范大学出版社。

[5] 乌美娜。 教学设计[M]. 北京:高等教育出版社。

篇4:脑电物理头模型数据采集系统的研究

脑电物理头模型数据采集系统的研究

摘要:介绍了脑电物理头模型数据采集系统的总体设计方案,主要对实验中所遇到的一些问题进行了系统的分析和解剖,将实验结果与解析解进行了比较,两者是相符的。

关键词:脑电(EEG) 数据采集 鉴相器 差动放大器

脑电(Electroencephalogram,缩写为EEG)是大脑神经电活动在头皮上产生的电位分布。脑电信号比心电信号要弱1000倍左右,约为几十微伏。本文中所模拟的脑电为毫伏级。脑电的研究包括正问题与逆问题两个方面。正问题是指在已知脑内电活动源的情况下去分析头皮上的电位;逆问题是指用从头皮观测的电位去反演脑内电活动源的信息。因此,脑电电位的采集对研究脑电问题尤为重要。本文以均匀媒质物理头模型(即将头视为一个各向同性且导电均匀的球体)为例介绍EEG电位采集系统,并将电脑活动进行三维成像,用以分析脑电规律及研究脑内电活动。

(本网网收集整理)

1 EEG采集系统的设计方案

图1为EEG电位采集系统的框图。

首先由信号发生器产生一个频率为1100Hz的正弦交流电流信号,送到偶极子;然后将自行设计的表面电极――银电极上产生的电位分布(39个电极左右对称均匀分布,其中有一个为参考电极,实际测量用的只有38个电极),通过排线送至模拟开关,各通道的选择由计算机控制PCI采集卡来实现;接着将脑电信号放大到伏特级;最后将其转换成有效值送到PCI数据采集卡。值得注意的是,38个电极产生的电位在对称电极上互为反相。为使计算机识别该信号,加了一个鉴相器。下面对各个部分进行介绍。

2 偶极子电流源的隔离与抗干扰

由于被测信号十分微弱,所以很容易受到来自各方面的干扰,从而被淹没在干扰和噪声中。实际测试也显示出,必须有效地进行隔离、去除干扰,否则将无法测量出需要的信号。在系统中,由于把所有的仪器外壳都完全接地,所以必须在交流信号源及氯化钠溶液中的偶极子模型之间进行隔离,否则将出现一些不期望的'短路电流。鉴于使用的电源是交流电源,所以首先想到到的是使用变压器进行隔离。考虑到初级和次级耦合电容的影响,专门设计和制作了带有中心屏蔽层的变压器,并把中心屏蔽层线圈很好地接地,这样由耦合电容引起的电流大部分都通过中心屏蔽层直接入地。经带有中心屏蔽层的变压器耦合的偶极子电流源电路如图2(a)所示。这样的变压器用了两级。

图2 偶极子电流源电路

在图2(a)中C为变压器初级和次级产生的耦合电容,A、B为左右对称(电位大小相等,相位互差180度)分布的一对电极电位测量点,O点接地作为参考点,理论上该点的入地电流为零。由于变压器副边的分布电容不一定对称,使得在O点的入地电流不为零(入地电流分量如图2(a)中箭头所示),也就使得Uao、Ubo两端电位不对称。解决这个问题的方案有两个:一是在变压器输出端中电位较高侧并联一个可调电容Cr(如图2(a)所示)。这个方案的缺点是:当环境发生变化时,分布电容有可能发生变化时,使Uao、Ubo将会出现一定的相位差(不为180度)。二是在变压器输出端并联两个阻值相等的电阻R,中点接地;另外需把G点与地断开(如图2(b)所示),分别测量Uao、Ubo。这种方案绝对保证了无入地电流,在对称电上所测量的相位差为180度,图2(a)为最终电路。所有的测量电极最后都送到模拟开关进行选通。然后采用差动放大器放大UAG与UOG之差,即Uao=UAG-UOG。

3 三运放差动放大电路的应用

集成运放具有放大差模信号、抑制共模干扰信号和零点漂移的功能。这里采用了三运放差动放大电路,选将两个同相运放电路并联后,与一个基本差动放大电路串联。电路的结构与原理见参考文献[1]、[3]。这里仅介绍在使用中应注意的几个问题:(1)为了得到较强的共模抑制能力,在选用运放时,应尽可能使两个同相的运放特性一致,可选用OP37、LM324等;(2)运放的闭环增益越低,对电阻匹配的精度要求愈高;(3)应尽可能抑制输入端的共模信号。因为当共模抑制比不够大时,经放大后,通过空间电容,很容易产生高频振荡。这个电路具有输入阻抗高、共模抑制比高、增益调节方便等优点。

图3 鉴相器电路原理图

4 鉴相器

鉴相器是要精确测量出两相物理量的相位差的电路[2],而这是只需要判断出这两相量是同相还是反相即可。其原理是:相位的比较必须要输入两路信号,一路是经模拟开关选通、放大后的信号;另一路为偶极子电流源的电阻R(如图2(b)所示)上的电位,这样必定有19个表面电极的电位与该电位同相,与另外19个表面电极反相。两路信号经放大、限幅后,送到“异或门”进行逻辑异或运算。异或的工作原理是:当输入信号为同相时,输出为低电平;为反相时,输出为高电平。电路原理图如图3所示。在图3中,信号从Input1、Input2输入到异或门,其中Input2的放大电路与Input1相同,所以在此省略。经异或门逻辑运算后,信号有毛刺产生,所以在其后加了一级II型滤波电路,有效地去除了毛刺,保证了信号的准确性。RMS有效值转换采用美国模拟器件公司生产的单片真有效值/直流转换器AD637,它可输出交流信号的真有效值、平均值、绝对值、dB等。输出的结果连接到PCI数据采集卡上,由计算机进行数据处理,同时计算机还对模拟开关进行通道控制。

5 结果分析

将脑电电位的测量结果与解析解进行比较,如图4所示。其中(a)图为解析解的曲线;(b)图为实际测量结果的曲线。从图中可以看出,解析解和测量结果的变化趋势基本上一致。

图4 脑电电位分布的比较

从图4(b)中可以看出,左右电极(以0为参考点)电位大小不相等,并且有单独的几个电极的电位偏离了正常的变化趋势。经过分析得知,由于每个测量电极被氯化钠溶液(即模拟脑脊液)所腐蚀的程度不一样,所以每个表面电极对外所呈现的阻抗特性也就不一样。若输出阻抗较低的电极的电位,输出至模拟开关时,后续电路取的电流就较小,电压降低得就小;反之,电压降低得就多。

为了提高系统的抗干扰能力,增加系统的稳定性,文中对偶极子电流源采用双极屏蔽隔离变压器;在变压器输出端并联电阻使得物理头模型电位参考点入地电流为零;运用三运放差动放大器抑制共模干扰;鉴相器设计得便于计算机进行数据处理。该设计方案目前已实验成功,具有一定准确性、实用性。

篇5:脑电物理头模型数据采集系统的研究

脑电物理头模型数据采集系统的研究

摘要:介绍了脑电物理头模型数据采集系统的总体设计方案,主要对实验中所遇到的一些问题进行了系统的分析和解剖,将实验结果与解析解进行了比较,两者是相符的。

关键词:脑电(EEG) 数据采集 鉴相器 差动放大器

脑电(Electroencephalogram,缩写为EEG)是大脑神经电活动在头皮上产生的电位分布。脑电信号比心电信号要弱1000倍左右,约为几十微伏。本文中所模拟的脑电为毫伏级。脑电的研究包括正问题与逆问题两个方面。正问题是指在已知脑内电活动源的情况下去分析头皮上的电位;逆问题是指用从头皮观测的电位去反演脑内电活动源的信息。因此,脑电电位的采集对研究脑电问题尤为重要。本文以均匀媒质物理头模型(即将头视为一个各向同性且导电均匀的球体)为例介绍EEG电位采集系统,并将电脑活动进行三维成像,用以分析脑电规律及研究脑内电活动。

1 EEG采集系统的设计方案

图1为EEG电位采集系统的框图。

首先由信号发生器产生一个频率为1100Hz的`正弦交流电流信号,送到偶极子;然后将自行设计的表面电极――银电极上产生的电位分布(39个电极左右对称均匀分布,其中有一个为参考电极,实际测量用的只有38个电极),通过排线送至模拟开关,各通道的选择由计算机控制PCI采集卡来实现;接着将脑电信号放大到伏特级;最后将其转换成有效值送到PCI数据采集卡。值得注意的是,38个电极产生的电位在对称电极上互为反相。为使计算机识别该信号,加了一个鉴相器。下面对各个部分进行介绍。

2 偶极子电流源的隔离与抗干扰

由于被测信号十分微弱,所以很容易受到来自各方面的干扰,从而被淹没在干扰和噪声中。实际测试也显示出,必须有效地进行隔离、去除干扰,否则将无法测量出需要的信号。在系统中,由于把所有的仪器外壳都完全接地,所以必须在交流信号源及氯化钠溶液中的偶极子模型之间进行隔离,否则将出现一些不期望的短路电流。鉴于使用的电源是交流电源,所以首先想到到的是使用变压器进行隔离。考虑到初级和次级耦合电容的影响,专门设计和制作了带有中心屏蔽层的变压器,并把中心屏蔽层线圈很好地接地,这样由耦合电容引起的电流大部分都通过中心屏蔽层直接入地。经带有中心屏蔽层的变压器耦合的偶极子电流源电路如图2(a)所示。这样的变压器用了两级。

图2 偶极子电流源电路

在图2(a)中C为变压器初级和次级产生的耦合电容,A、B为左右对称(电位大小相等,相位互差180度)分布的一对电极电位测量点,O点接地作为参考点,理论上该点的入地电流为零。由于变压器副边的分布电容不一定对称,使得在O点的入地电流不为零(入地电流分量如图2(a)中箭头所示),也就使得Uao、Ubo两端电位不对称。解决这个问题的方案有两个:一是在变压器输出端中电位较高侧并联一个可调电容Cr(如图2(a)所示)。这个方案的缺点是:当环境发生变化时,分布电容有可能发生变化时,使Uao、Ubo将会出现一定的相位差(不为180度)。二是在变压器输出端并联两个阻值相等的电阻R,中点接地;另外需把G点与地断开(如图2(b)所示),分别测量Uao、Ubo。这种方案绝对保证了无入地电流,在对称电上所测量的相位差为180度,图2(a)为最终电路。所有的测量电极最后都送到模拟开关进行选通。然后采用差动放大器放大UAG与UOG之差,即Uao=UAG-UOG。

[1] [2] [3]

篇6:产业系统的演化模型与实证分析

产业系统的演化模型与实证分析

本文通过理论分析建立了产业系统整体演化过程的.数学模型--Logistic方程,讨论了使用NLS方法估计模型参数的具体过程和步骤,并选取我国若干产业进行了实证分析,结果显示,产业系统演化的过程遵循Logistic方程曲线.

作 者:叶金国 赵慧英 李双成  作者单位:河北经贸大学,公共管理学院,河北,石家庄,050061 刊 名:河北经贸大学学报  PKU英文刊名:JOURNAL OF HEBEI UNIVERSITY OF ECONOMICS AND TRADE 年,卷(期):2004 25(5) 分类号:F062.9 关键词:产业系统   演化   Logistic方程   实证分析  

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