共振现象及其的应用23页PPT

第九章 机械振动
七、受迫振动 共振
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一、受迫振动
点击下图观看实验动画演示（有解说）
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2
在实际振动中，为了不因阻尼的存在而使振 动停止，我们通常给系统加一个周期性的外力， 来补偿系统的能量损失，使系统持续的振动下去， 这种周期性的外力叫驱动力，物体在外界驱动力 作用下的振动叫受迫振动
实验表明：
体的固有频率之间的关 系有关，它们之间的这 种关系可用图象来表示： 这个图象叫共振曲线 （如右图）.
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有共振曲线可知道：
当驱动力频率等于物体固有频率时，物体振幅 最大，驱动力频率与固有频率相差越大，物体 的振幅越小.
驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振 动的振幅最大，这种现象叫做共振.
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三、声音的共鸣
声音的共振现象叫共鸣.
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四、共振的应用和防止
共振的应用： 1、共振筛
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2、共鸣箱（在乐器上用的比较多）
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共振的防止
1、军队或火车过桥时要放慢速度或便步走. 2、机器运转时为了防止共振要调节转速 . 3、在振动物体底座加防振垫 4、装修剧场、房屋时使用吸声材料等
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结束
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； / 秀宠网 ；
驻地の人,带个消息回来也行。""你这女尔就和人间蒸发了壹样。""哎。"妇人叹道："也许孩子正经历什么苦难呢,咱相信馨雅也不是不懂事の孩子,怎么可能会那样呢。""咱也觉得奇怪,以前她也不是这样の人呀,挺活泼の壹个女孩子,而且最恋你这个母亲丶几十年都不传个消息回来,此 事还真有蹊跷丶"王家家主说丶肆16叁圣城新规天才叁秒记住本站网址【笔迷阁丶】

❖ NAA主要存在于神经元内，所以被称为神 经元的“内标物”，它的含量多少反映 神经元的功能状况。
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❖ 肌酐/磷酸肌酐（Cr/PCr）：化学位移为3.0和 3.94ppm的共振信号代表磷酸肌酐(PCr)和肌酐 (Cr)。除ATP外PCr为细胞能量代谢的主要储能 形式。
❖ 胆碱（Cho）：3.2ppm的共振信号主要源于细
4.
4
3、流空效应
❖ 定义：射频脉冲所激发的质 子在接收线圈获取MR信号时， 已流出成像层面；而此时成 像层面内原部位的质子为流 入的非激发质子，故不能产 生MRI信号，呈无信号黑影。
❖ 流空效应：不用对比剂使血 管成像
5.
5
4、MR对比增强效应
❖ 定义：顺磁性对比剂可以缩短周围质子 的弛豫时间。
❖ PdWI: MR图像主要反映的是组织间质 子密度值差别
2.
2
❖同一组织或病变在不 同的成像序列具有不 同的信号强度。
❖T1WI
– T1值长，信号低（黑） – T1值短，信号高（白）
❖ T2WI
– T2值长，信号高（白） – T2值短，信号低（黑）
3.
T1WI
3
T2WI
2、多方位成像
轴位、矢状位、冠状位、 任何倾斜位
❖ 急性脑梗死缺血半暗带和梗死核心评估； ❖ 肿瘤的组织学评价、分级； ❖ 对脑肿瘤治疗后效果的评估； ❖ 肿瘤复发和放疗坏死的鉴别。
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临床应用
1. 脑梗死
MR灌注成像对脑梗死的诊断，MTT对 缺血最敏感 ，rCBV和rCBF对早期脑梗死的 诊断特异性较高。
急性脑梗塞时，MR灌注成像lh之内即 可探测到，通常，CBV多无变化，但CBF下 降，MTT延长。

共振现象及其应用
一 共振的现象
显然，和尚的朋友深通物理知识，他不仅知道这是一种共振现象， 而且知道如何消除这种现象.他巧妙地在磬上锉了几下，这就改变了磬的 固有频率，使磬与钟的频率不再一样，也就引 不起共鸣了.
共振现象及其应用
一 共振的现象
荡秋千 秋千是个摆，有它的固有频率.轻推一下使秋千微微摆动起来以后， 只要按它的固有频率周期性地施加推力，每当它往前摆时轻轻推它一下， 尽管每次的推力都很小，经过一段时间，秋千也会荡得很高，即发生了共 振.
共振现象及其应用
三 共振的危害
1906年的一天，一队俄国骑兵齐步通过彼得堡封塔克河上的爱纪毕 特桥，突然大桥断裂.原来是士兵们整步走的频率与桥的频率一致，引 起了桥的共振.
共振现象及其应用
三 共振的危害
自从揭示了毁桥的原因后，各国军队规定，过桥时不用整齐的步 伐走，而用不整齐的碎步走，以避免共振的发生.
共振现象及其应用
三 共振的危害 机器损坏
机器在工作时由于零部件的运动 (如活塞轴的转动),也会产生周期性 的策动力，使机器 因共振而受到损坏.
共振现象及其应用
三 共振的危害
为了避免共振，设计时要注意机器的转速，使机器的 固有频率不与策动 力的频率接近.
共振现象及其应用
三 共振的危害
在厂房、桥梁等建筑物的设计 时，也要考虑到共振的因素而尽量 设法避免共振.
磬无故而鸣，使和尚大为惊奇，渐渐由惊而疑，由疑而怯 ，一听到磬发出声音，就坐卧不安，心惊肉跳，以为是妖孽作怪 ，结果忧虑成疾，病倒在床.
共振现象及其应用
一 共振的现象
一天，和尚向前来探望他的朋友诉说了内心的忧虑.正在说话 时，寺院里的钟声响了，说来奇怪，磬也发出了嗡嗡的响声.

预习课内容
共振现象的利弊 研究受迫振动的原理 波尔共振仪的使用 实验内容
实验步骤 实验数据处理 实验注意事项
华东理工大学物理实验中心
East China University of Science and Technology
实验装置
* 电机转速、振幅、摆轮 周期测量：光电门 *相位差测量：闪光灯、 角度读数盘上指示杆
受迫振动在稳态时的特性
幅频特性曲线
振:幅 2
m
022 2422
共振频:率r 02 22
共振幅:度 r 2
m
02 22
相频特性曲线
相位:差 tg10222
0 tg r r /2
0 r 0 r
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电气控制箱的操作菜单
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预习课内容
共振现象的利弊 研究受迫振动的原理 实验内容
实验步骤 实验数据处理 实验注意事项
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预习课内容
共振现象的利弊 研究受迫振动的原理 波尔共振仪的使用 实验内容
实验步骤 实验数据处理 实验注意事项
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共振的利用
日常生活:电磁共振、乐器的共鸣箱
微波炉 食物中水分子的振动频率与微波大致相同， 微波炉加热食品时，炉内产生很强的振荡 电磁场，使食物中的水分子作受迫振动， 发生共振，将电磁辐射能转化为热能，从 而使食物的温度迅速升高。

01
02
03
振动筛
利用共振原理，通过振动 筛的振动将不同粒度的物 料进行分离。
振动输送机
利用共振原理，通过振动 输送机将物料从一个地方 输送到另一个地方。
乐器
许多乐器利用共振原理来 产生美妙的音乐，如弦乐 器、管乐器等。
02
自然界的共振现象
天文现象中的共振
天体运动中的共振
行星、卫星和恒星等天体运动中，由于轨道共振的存在，使得它们的运动更加 稳定。
回声现象
当声波遇到障碍物时，会产生反射和折射，形成回声。回声的强弱和清晰度与障 碍物的材质、大小和形状等因素有关。
乐器共鸣
乐器共鸣箱的作用是利用共振原理，将弦或气体的振动传递到共鸣箱中，使声音 得到放大和美化。
03
人工制造的共振现象
机械共振
总结词
机械共振是指物体在振动时，受到与 其自身振动频率相同的外部激励力作 用，导致物体振幅增大的现象。
要点一
总结词
深入探索共振现象未知领域将为科技发展带来重大突破。
要点二
详细描述
目前对共振现象的研究和应用仍有许多未知领域等待探索 。例如，量子力学与共振的相互作用机制、生物系统中的 共振现象等。随着对这些领域的深入研究，有望发现全新 的共振原理和现象，为科技发展带来重大突破。
THANKS FOR WATCHING
利用传感器和控制系统，可以实时监测是 否出现共振，并在必要时采取措施进行调 整和控制。
05
共振现象的未来发展
新型材料与共振
总结词
新型材料在共振领域的应用将为科技发 展带来更多可能性。
VS
详细描述
随着科技的进步，新型材料如碳纳米管、 石墨烯等不断涌现，这些材料具有优异的 力学、电学和热学性能，为共振现象的研 究和应用提供了新的机会。例如，利用新 型材料制作的高性能传感器和换能器，可 以实现更精准的共振控制和能量转换。

磁共振功能成像的应用将促进医学影像学与其他学科的交叉融合， 推动医学领域的发展。
提高医疗服务水平
磁共振功能成像的应用将提高医疗服务的质量和效率，为患者提 供更好的医疗体验。
THANKS
感谢观看
磁共振功能成像的优势与局限性
优势
无创、无辐射损伤、多参数成像 、高软组织分辨率等。
局限性
检查费用较高、检查时间长、对 运动伪影敏感等。
03
磁共振功能成像在神经系统疾病中的
应用
脑肿瘤
总结词
磁共振功能成像在脑肿瘤的诊断、治疗和预后评估中具有重要作用。
详细描述
磁共振功能成像技术可以检测肿瘤的位置、大小和扩散情况，有助于医生制定 更精确的治疗计划。同时，通过观察肿瘤的代谢和血流情况，可以评估治疗效 果和预测复发风险。
该技术可以提供高分辨率、高对比度的图像，并且无辐射， 对人体无害。
临床应用的意义和价值
磁共振功能成像能够提供更深入的生理和病理生理信息，有助于疾病的早期诊断和 预后评估。
该技术能够检测到传统影像学检查难以发现的细微病变，提高诊断的准确性和可靠 性。
磁共振功能成像还可以用于监测治疗效果和评估病情进展，为临床医生制定治疗方 案提供重要依据。
分析和处理，提高诊断准确性和可靠性。
新型成像技术
02
研究和发展新的磁共振功能成像技术，如高分辨率成像、多模
态成像等，以满足临床对诊断和治疗的更高要求。
实时成像与导航技术
03
实现实时成像和导航技术，为手术和介入治疗提供更精确的定
位和导航信息。
在临床诊断和治疗中的作用与价值
01
02
03
精准诊断
磁共振功能成像能够提供 更精准的定位和定性信息， 有助于医生对疾病的早期 发现和准确诊断。

化学交换饱和转移成像（Chemical Exchange Saturation Transfer，CEST）：通过测量化学交换过程中产生的磁共振 信号来反映组织内的特定代谢物浓度，常用于神经退行性疾 病和肿瘤的研究。
05 磁共振的优势与局限性
优势
无电离辐射
磁共振成像技术利用磁场和射频脉冲，而 不是X射线，因此没有电离辐射，对病人
磁场均匀度
为了保证检测结果的准确性，磁体 系统需要提供高均匀度的磁场环境 。
射频系统
发射器
射频系统中的发射器负责 产生高频电磁波，用于激 发人体内的氢原子核。
接收器
接收器负责接收氢原子核 返回的信号，并将其转换 为可供计算机系统处理的 电信号。
射频线圈
射频线圈是发射和接收电 磁波的重要部件，其设计 和性能对信号质量和成像 质量有重要影响。
研究和发展分子成像技术，实现从分子水平上对疾病进行早期诊断 和疗效评估。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
磁共振的发展历程
1946年，美国科学家Bloch和Purcell 共同获得了诺贝尔物理学奖，因为他 们发现了核磁共振现象。
1977年，美国科学家Mansfield和 Maudsley开发出了基于快速扫描的 磁共振成像技术，大大缩短了成像时 间。
1971年，美国科学家Damadian发明 了第一台核磁共振成像仪，并获得了 专利。
无害。
高软组织分辨率
磁共振成像能够清晰地显示软组织结构， 对于脑、关节、肌肉等部位的病变诊断具
有优势。
多参数成像
磁共振成像可以获取多种参数，如T1、T2 、质子密度等，从而提供丰富的诊断信息 。
功能成像
除了结构成像外，磁共振还可以进行功能 成像，如灌注成像和弥散成像，有助于疾 病的早期诊断和预后评估。

共振还可能对人体的神经系统 和心血管系统造成不良影响。
对环境的危害
大型机械设备的共振振动可能引 发周边环境的破坏，如土壤液化
、地面塌陷等。
共振产生的噪声和振动可能对周 边生态系统和野生动物造成影响
。
长期共振环境可能对区域环境质 量造成不良影响，如影响地下水
质量等。
03
共振的利用
在振动筛中的应用
共振与材料科学的交叉研究
通过研究不同材料的共振特性，开发新型材料，如超材料、纳米材料等，具有潜 在的应用前景。
共振与信息科学的交叉研究
探索共振在信息传输和处理中的应用，如量子计算、光子计算等，有望推动信息 科技的发展。
共振理论的深入研究
深入研究共振产生的机理
深入理解共振产生的物理机制，有助于发现新的共振现象和 开发新的共振技术。
05
共振的未来发展
新型共振技术的应用
新型共振技术在能源领域的应用
随着可再生能源的发展，新型共振技术有望在风能、太阳能等领域发挥重要作 用，提高能源利用效率。
新型共振技术在医疗领域的应用
利用共振原理，开发新型医疗设备，如共振治疗仪、共振成像仪等，提高医疗 诊断和治疗的准确性和效率。
共振与其他领域的交叉研究
机械共振、电磁共振、流体共振等。
按振动方式分类
按振动系统分类
单自由度系统共振、多自由度系统共 振、连续系统共振等。
弯曲共振、扭转共振、纵向共振等。
02
共振的危害
对建筑结构的危害
பைடு நூலகம்
建筑结构共振可导致结构疲劳损 伤，从而降低建筑物的使用寿命
。
地震等自然因素可引发建筑结构 共振，对建筑物造成严重破坏。
建筑物的设计、施工缺陷也可能 引发共振，导致建筑物出现裂缝

磁共振成像(MRI)的基本原理 Magnetic Resonance Imaging
同济医科大学附属协和医院MR室 刘定西
1
磁共振现象的发现及发展
1924年pauli在进行电在子波谱 试验中发现了许多原子核象带电的 自旋粒子一样具有角动量和磁动量。
1946年美国物理学家Block和 Purcell分别测出了在均匀物质中磁 共振的能量吸收，进一步证实了核 自旋的存在，并为此获得了1952年 诺贝尔物理学奖。
• 影响M的因素：静磁场强度、温度、自 旋密度（单位体积的自旋数）。
• 纵向磁化：平行于磁场方向的磁化矢量 • 横向磁化：垂直于磁场方向的磁化矢量
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磁共振成像中的坐标系统
Z
Y X
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第四节 核磁共振现象
• 单摆共振 • 核磁共振
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单摆共振的条件
• 系统与激发源的固有频率相同 • 系统吸收能量内能增加
10
3
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净自旋
• 原子核的运动:自旋 • 净自旋：具有自旋磁动量的自旋。 • 零自旋/非零自旋：净自旋为零/净自旋不
为零 • 净自旋产生的条件:奇数质子和/或奇数中
子 • 净自旋的意义：是磁共振信号来源的基
础。 • 自旋系统：磁场中所有自旋的集合。
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1H的原子核结构及特性
1H原子核仅有一个质子，无中子。 其磁化敏感度高，在人体的自然 丰 富度很高，是很好的磁共振靶核。
21
M1
M2
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Z
M0 B1 X
Y
23
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自旋在磁场中的运动
• 进动（旋进）：自旋轴绕磁场方 向的圆周运动。遵循 lamor 定理， w=rB0
• 影响进动频率的因素：磁场强度。 • 进动的方向：上旋态与下旋态。

磬为什么会不敲自鸣呢？这是共振 引起的一种现象. 当一物体的振动频率 与另一物体的固有频率一致时，前者的 振动能引发后者的振动. 磬的频率偶然 地和钟的频率一样，因此每当钟响时, 磬也因共振而发出嗡嗡之声.
一 共振的现象
显然，和尚的朋友深通物理知识， 他不仅知道这是一种共振现象，而且知 道如何消除这种现象.他巧妙地在磬上锉 了几下，这就改变了磬的固有频率，使 磬与钟的频率不再一样，也就引 不起共鸣了.
二 共振的条件
条件
系统在周期性外力(强迫力)作用 下发生受迫振动.在受迫振动时，如果 外力的频率跟系统的固有振动频率接 近或相等时，受迫振动达极大值，这 种现象叫做共振.
二 共振的条件
分类
A
无阻尼
.
小阻尼 大阻尼
0
O
0

二 共振的条件
v
无阻尼
小阻尼
0
O 大阻尼 0
机器在工作时由于零部件的运动 (如活塞轴的转动),也会产生周期性 的策动力，使机器 因共振而受到损坏.
三 共振的危害
为了避免共振，设计时要注意机 器的转速，使机器的 固有频率不与策动 力的频率接近.
三 共振的危害
在厂房、桥梁 等建筑物的设计时， 也要考虑到共振的 因素而尽量设法避 免共振.
四 共振的利用
一 共振的现象 和尚的心病
唐朝时，洛阳有个和尚喜欢弹拨 乐器，他的房间里放着一种乐器—— 磬.奇怪的是，静静的磬经常自鸣自响， 无缘无故地发出嗡嗡的声音.
一 共振的现象
磬无故而鸣，使和尚大为惊奇， 渐渐由惊而疑，由疑而怯，一听到 磬发出声音，就坐卧不安，心惊肉 跳，以为是妖孽作怪，结果忧虑成 疾，病倒在床.
三 共振的危害
自从揭示了毁桥的原因后，各国 军队规定，过桥时不用整齐的步伐走， 而用不整齐的碎步走，以避免共振的 发生.