چکیده ی پایان نامه ها ی کارشناسی ارشد مهندسی پزشکی دانشگاه

    مدل‌سازی عضله تحریک شده با استفاده ازسیگنال الکترومایوگرام سطحی

سال دفاع    1374

چکیده : مدل‌سازی عضله، بیش از 80 سال است که به عنوان یک هدف تحقیقاتی مطرح‌بوده است . در ابتداء، هدف از مدل‌سازی عضله بیشتر پی بردن به کنه‌رفتار عضله بوده است ، اما از زمانیکه، کاربرد مدل‌های عضله در کنترل‌حرکت مطرح شد، پیش‌بینی نیز از اهداف مهم مدل‌سازی عضله قلمداد گردید.تاکنون، مدل‌های متنوعی از عضله در سطوح مختلف ، سطح رفتاری، سطح‌پل‌های عرضی، و سطح فیبرهای عضله ارائه شده است . اگر چه این مدل‌ها به‌فهم رفتار عضله کمک کرده‌اند، اما قابلیت پیش‌بینی آنها بسیار محدوداست . ما، در این دانشنامه، روشی جدید جهت مدل‌سازی عضله تحریک شده‌بر مبنای سیگنال الکترومایوگرام سطحی ارائه می‌کنیم. مدل ارائه شده درسطح فرآیندهای تحریک و انقباض عضله تحت عنوان “مدل پویای تحریک ” و”مدل پویای انقباض ” است ، و قابلیت پیش‌بینی رفتار عضله را برای مدت‌زمان طولانی و تحت ورودی‌های مختلف تحریک دارا است . کارآیی سیستم‌های‌تحریک کارکردی عصبی – عضلانی را می‌توان با استفاده از روش‌های مدار -بسته کنترل بهبود بخشید. اعمال روش‌های مدار – بسته کنترل نیاز به‌اطلاعات پس – خور درباره میزان نیروی انقباض عضلانی، میزان خستگی‌عضلانی و طول عضلانی دارد. متاسفانه عدم وجود سنجشگر جهت اندازه‌گیری‌مقادیر لازم، اعمال روش‌های مدار – بسته کنترل را در پروتزهای نرونی‌مواجه با اشکال کرده است . ما، در این دانشنامه نشان دادیم که از مدل‌پویای تحریک و مدل پویای انقباض می‌توان بعنوان سنجشگر نیرو در حالت‌خستگی عضلانی و غیرخسته استفاده کرد. از دیدگاه کاربردی، مدل بایدقابلیت پیش‌بینی رفتار عضله را در روزهای مختلف داشته باشد. در این‌پژوهش ، یک روال خود تنظیمی برای مدل پیشنهاد شده است . این روال به”مدل پویای انقباض ” امکان پیش‌بینی نیروی عضله را در روزهای مختلف‌می‌دهد. اطلاعات پس – خور از نیروی انقباض عضلانی، کارآئی حرکت را درسطح عضله بهبود می‌بخشد. با اطلاعات زاویه مفصل در روش مدار – بسته‌کنترل سیستم‌های تحریک کارکردی عصبی – عضلانی می‌توان کارآئی حرکت را درسطح مفصل‌ها بهبود بخشد. استفاده از گونیامترهائیکه بر روی عضو نصب‌می‌شوند، بعلت عدم دقت کافی و مشکلات نصب در کاربردهای بی – درنگ ،قابل استفاده در سیستم‌های مدار – بسته کنترل تحریک کارکردی عصبی -عضلانی نیستند. ما، در این دانشنامه نشان خواهیم داد که از پارامترهای‌زمانی و فرکانسی سیگنال الکترومایوگرام ناشی از عضله تحریک شده می‌توان‌بعنوان نشاندهنده زاویه مفصل استفاه کرد. پدیده خستگی عضلانی در حالت‌انقباض ارادی و تحریک الکتریکی هنوز یک مساله مبهم و حل نشده است .ما در این دانشنامه، ابعاد جدید از فرآیند خستگی عضله تحریک شده راعرضه کردیم. نشان دادیم که روال تغییرات پارامترهای زمانی و فرکانسی‌سیگنال الکترومایوگرام، در طول انقباض دائم الکتریکی، یکنواخت‌نیست . ما، رفتار عضله را در طول انقباض دائم الکتریکی به سه حالت‌تقسیم می‌کنیم : حالت توان انباری، حالت خسته، و حالت خستگی شدید.پارامترهای زمانی (دامنه سیگنال، شکل پتانسیل عمل، فرکانس عمل‌واحدهای حرکتی) و فرکانسی (فرکانس میانه) سیگنال الکترومایوگرام قادربه تمیز این سه حالت عضلانی هستند. دامنه سیگنال الکترومایوگرام بازگشتی‌در هنگام توان انباری شروع به افزایش ، در هنگام خستگی شروع به کاهش ،و در هنگام خستگی شدید بطور متوسط شروع به افزایش می‌کند. در واقع درحالت خستگی شدید، دامنه پتانسیل عمل واحدهای حرکتی بین صفر و بیشترین‌مقدار دامنه (دامنه پتانسیل عمل در حالت غیرخسته) تغییر می‌کند.تغییرات اختلاف بین دامنه پتانسیل‌های عمل مجاور، در حالت غیرخسته،بسیار ناچیز است ، اما با گذشت زمان و افزایش خستگی این تغییرات‌افزایش پیدا می‌کند، بطوریکه در حالت خستگی شدید به بیشترین مقدار خود(دامنه پتانسیل عمل در حالت غیرخسته) می‌رسد. فرکانس عمل واحدهای حرکتی‌بکار گرفته شده در حالت توان انباری و حالت خسته برابر با فرکانس‌سیگنال تحریک است ، اما در حالت خستگی شدید بطور متوسط کاهش پیدامی‌کند. فاصله بین پتانسیل‌های عمل در حالت غیرخسته و خسته ثابت است ،اما در حالت خستگی شدید متغیر و نامشخص است . علاوه بر تغییر دامنه‌پتانسیل عمل و فرکانس عمل واحدهای حرکتی، در طول انقباض دائم‌الکتریکی، شکل پتانسیل عمل واحدهای حرکتی نیز دستخوش دگرگونی می‌شود.طول پتانسیل عمل با افزایش خستگی بطور یکنواخت افزایش می‌یابد. اما درحالت خستگی شدید، تغییرات شکل پتانسیل‌های عمل یکنواخت نیست . همچنین، در طول خستگی عضلانی زمان وقوع قله پاسخ‌های پالس عضله طولانی می‌شود. ازمهمترین یافته‌های این پژوهش اینست که یک وابستگی قوی بین خستگی‌فرآیند تحریک و خستگی فرآیند انقباض ، و یک رابطه تقریبا” خطی بین‌خستگی دو فرآیند وجود دارد.

    کنترل تطبیقی دست سیبرنتیکی با کنترل کننده شبکه عصبی

سال دفاع    1374

نوعی، برای جایگزینی عضو طبیعی از دست رفته، ازدیرباز موضوع تحقیق بسیاری در گوشه و کنار دنیا بوده است . در این وادی، دست سیبرنتیکی به دلیل نیازمندی و کارآیی بسیارش از جایگاه ویژه‌ای‌برخودار است . دستیابی به دستی با حرکات تا حد ممکن طبیعی، فرمان براز فرد مددجو، با افزایش قابلیتهای آن نظیر مقاوم بودن در برابراغتشاشات ، تغییر بار و توانایی یادگیری، هدفی بزرگ تلقی می‌شود که‌موضوع اصلی این رساله است . بررسیهای گوناگون این رساله نشان می‌دهد یکی‌از کاراترین شیوه‌های کنترل برای دست سیبرنتیکی یافتن وارون سیستم است‌و برای تحقق چنین امری از شبکه‌های عصبی مصنوعی می‌توان بهره جست . ازبرجسته‌ترین کارهای این تحقیق، دستیابی به وارون سیستم با استفاده ازشبکه‌های عصبی مصنوعی است . برای انجام این کار ابتدا یک شبکه عصبی بابیست نرون برای شناخت وارون سیستم طراحی شد اما از آنجایی که‌پیاده‌سازی آن به صورت در خط امکان پذیر نبود با روشی ابتکاری و نوین،با تغییر ساختار شبکه عصبی وارون سیستم تنها با چهار نرون بدست آمد. ازدیگر ویژگیهای مهم این طرح تلفیق کنترل کلاسیک با شبکه عصبی می‌باشد که‌نتیجه آن دستیابی به وارون سیستم بدون انحراف از مسیر اصلی است . درنتیجه چنین کاری کنترل دست سیبرنتیکی بدون انحراف از حرکات طبیعی به‌وارون سیستم دسترسی پیدا می‌کند. ارائه روشهای نوین، ساده و قابل انجام‌در پیاده‌سازی طرح “کنترل وارون سیستم” برای رویارویی با شرایط اولیه،تخمین نادرست آغازین، محدودیت ولتاژ و جریان و اغتشاش از کارهای‌منحصر به فرد می‌باشد. پیاده‌سازی طرح در رسیدن به هدف مطلوب در مدل‌دست سیبرنتیکی نقطه اوج ادعاهای این رساله می‌باشد. از دیگر کارهای این‌رساله می‌توان به ارائه واحد یادگیری برای افزایش مهارت دست سیبرنتیکی‌اشاره نمود. شبکه عصبی طراحی شده جهت انجام این کار، قادر است به‌مرور زمان، ناتوانی فرد مددجو در تولید سیگنال الکترومایوگرام مطلوب‌را جبران سازد. از فراورده‌های جانبی این تحقیق، ساخت نرم‌افزار وسخت‌افزار لازم جهت انجام کارهای کنترلی است . این محصول در ایران منحصربه فرد بوده و امکان آن را فراهم می‌کند تا کاربر بدون نیاز به آشنایی به‌نرم‌افزار و سخت‌افزار، بتواند الگوریتمهای گوناگون کنترلی نظیر شبکه‌عصبی، کلاسیک ، فازی و … را با تغییری ساده در برنامه، شبیه‌سازی وپیاده‌سازی نماید. ارائه روشهای نوین برای همگرایی سریعتر شبکه عصبی نظیرانتخاب وزنهای اولیه، ضریب یادگیری، ضریب پس انتشار سریع، ضریب‌ممنتم و نرمالیزه کردن از دستاوردهای جانبی این رساله می‌باشد. ایده “شبه‌وارون” ارائه شده در این رساله گامی است به سوی فردا برای نگرشی نوین‌در طراحی کنترل کننده‌ها.

    توسعه سیستمهای کنترل فازی – عصبی و کاربرد آنهادر دست سیبرنتیکی و تزریق دارو

سال دفاع    1374

چکیده : در سالهای اخیر به تحقیق و توسعه روی الگوریتمهایی که دارای قابلیت‌یادگیری باشند، در سیستمهای کنترل توجه بسیاری شده است . دو شاخه رایج‌الگوریتمهای یادگیری شامل سیستمهای خود سازگار (یعنی کنترل کننده‌های خودتنظیم) و سیستمهای خود سازمانده می‌باشد. هر دوی این الگوریتمها به کنترل‌سیستمهایی مربوط می‌شوند که دارای ساختار و پارامترهای ناشناخته باشند.برای اغلب مسائل در زمینه کنترل مطلوبتر آن است که همه ویژگیهای(مقاوم بودن، سازگار بودن، قابلیت یادگیری، امکان توصیف صریح نحوه‌کارکرد و ….) این دو شاخه همه با هم در یک سیستم تجمع یابند. توانایی‌چنین سیستم تطبیقی از یک طرف ناشی از قابلیت یادگیری و نحوه استدلال،استنتاج و تصمیم‌گیری خود است و از جهت دیگر از طرفیت اصلاح،سازماندهی، بسط، تعمیم‌پذیری و انعطاف پذیری خود سرچشمه می‌گیرد. چنین‌ویژگیهایی برای یک سیستم آن را در حل مسائل مختلف بسیار توانمندمی‌کند. بر این اساس ما یک کنترل کننده خود سازمانده فازی – عصبی(FNSOC) طرح کرده‌ایم که دارای قابلیت تولید قواعد مناسب برای کنترل‌یک سیستم دینامیکی غیرخطی است و روشی را برای اصلاح پارامترها وبهینه‌سازی قواعد آن با استفاده از شبکه‌های عصبی ارائه نموده‌ایم. برای‌اینکار یک شبکه عصبی جدید که دارای عصبهای خاصی است ، به طوریکه‌انتقال قواعد فازی و توابع عضویت به آن امکان پذیر باشد، توسعه یافته‌است . شبکه با استفاده از گرادیان خطا نظیر شبکه‌های پس انتشار خطا به‌اصلاح کار و کیفیت عملکرد خود می‌پردازد. اما سرعت یادگیری و قابلیت‌تعمیم آن از شبکه‌های سنتی پس انتشار خطا بسیار بالاتر است . بعلاوه‌می‌توان قواعد و توابع عضویت بهینه شده را از شبکه استخراج نموده و دریک سیستم استنتاج فازی معمولی بکار گرفت . توانایی این شبکه در کنترل‌چندین سیستم دینامیکی غیرخطی نظیر آونگ وارون، دست سیبرنتیکی، کنترل‌همزمان بی‌حسی عضلانی و فشارخون، سیستمهای آشوبگونه و ….. مورد بررسی وآزمایش قرار گرفته است . هم چنین آزمایشهایی نیز به منظور بررسی اثرنویز و تغییر پارامترها در عملکرد آن انجام گرفته که همه نتایج رضایت‌بخش بوده‌اند. این آزمایشها و نتایج حاکی از مقاوم بودن کنترل کننده خودسازمانده و خود تنظیم فازی – عصبی در دامنه وسیعی از شرایط است .

    حذف بیولوژیکی Cr(VI) از فاضلاب‌های صنعتی به روش هوازی و بی‌هوازی

سال دفاع    1374

چکیده : در این تحقیق حذف کروم 6 ظرفیتی از فاضلابهای صنعتی در شرایط هوازی و بی‌هوازی بوسیله رآکتورهای دومرحله‌ای با جریان پیوسته مورد بررسی قرار گرفت .حجم مفید رآکتورهای هوازی در مرحله اول 4/1 L و درمرحله دوم 9/25 L و رآکتورهای بی‌هوازی در مرحله اول 2/65 L و در مرحله دوم 7/1 L گنجایش داشتند.این رآکتورها طی 4 فاز جداگانه در مدت 12 ماه مورد بهره‌برداری قرار گرفتند.میانگین CODهای ورودی در این فازها به ترتیب 982، 1506، 1001 و 2019 میلی‌گرم در لیتر بود.زمان ماند در رآکتورهای هوازی در مراحل اول و دوم مجموعا” به ترتیب عبارت است از : 35، 70، 36 و 23 ساعت و حذف COD در فازهای مختلف نیز به ترتیب برای رآکتورها و شاهد آن عبارت است از : 4ˆ86 و 90 درصد، 9ˆ83 و 9ˆ89 درصد، 3ˆ75 و 5ˆ93 درصد و بالاخره 0ˆ80 و 7ˆ92 درصد.در رآکتورهای بی‌هوازی حذف COD در رآکتورهای اصلی و شاهد در فازهای مختلف به ترتیب عبارت است از : 7ˆ66 و 8ˆ74 درصد، 3ˆ76 و 4ˆ81 درصد، 1ˆ74 و 4ˆ82 درصد و بالاخره 8ˆ72 و 5ˆ80 درصد.همچنین جذب کروم Cr(VI) بر روی MLSS در رآکتورهای هوازی طی فازهای مختلف به ترتیب 3ˆ81 درصد، 3ˆ95 درصد، 2ˆ89 درصد و 8ˆ96 درصد می‌باشد و جذب کروم 6 ظرفیتی بر روی MLSS در رآکتورها از ایزوترم فروند لیخ تبعیت می‌کند.در رآکتورهای بی‌هوازی مقادیر احیاء Cr(VI) طی فازهای مختلف به ترتیب 91 درصد، 5ˆ99 درصد، 4ˆ97 درصد و 4ˆ96 درصد می‌باشد.ثابت‌های جذب ایزوترم فروند لیخ برای راکتورهای هوازی و ثابتهای سینتیکی رآکتورهای هوازی و بی‌هوازی مورد بررسی قرار گرفته است .مطابق این بررسی‌ها در رآکتورهای هوازی Cr(VI) در مرحله اول موجب کاهش Yt در مقایسه با رآکتور شاهد شده و مقادیر Ks,Kd و Ki و Umax را در مقایسه با شاهد افزایش یافته.(به استثنای فاز اول در مورد Umax).در مرحله دوم Ks,Kd,Yt و Ki و Umax بیش از شاهد می‌باشند (به استثنای فاز چهارم در مورد Yt). در رآکتورهای بی‌هوازی در مرحله اول Cr(VI) موجب افزایش Ki,Ks,Kd,Yt می‌گردد (به استثنای فاز اول و دوم در مورد Yt و فاز چهارم در مورد Kd). و در اکثر فازها موجب کاهش Umax می‌گردد.در مرحله دوم Cr(VI) موجب کاهش Yt در مقابل شاهد شده و سایر پارامترها در مقابل شاهد افزایش نشان می‌دهند.بررسی‌های انجام شده در فازهای مختلف رآکتورهای با جریان پیوسته نشان داد که هیچیک از غلتظهای مختلف کروم حالت بازدارندگی برای رشد میکروبها ایجاد نکرده و فقط در فاز سوم هوازی در رآکتور مرحله اول حالت بازدارندگی در غلظت 5ˆ32 میلی‌گرم در لیتر از کروم 6 ظرفیتی ایجاد گردید.

  حذف آلاینده‌های آلی از آب آشامیدنی با استفاده از هوادهی برج آکنده و مقایسه آن با جذب کربن فعال

سال دفاع    1375

چکیده : امروزه کنترل ترکیبات آلی فرار در آب آشامیدنی بخصوص در آبهای زیرزمینی بسیار مورد توجه قرار گرفته است . آلودگی آبهای آشامیدنی به مواد آلی فرار در بسیاری از نقاط دنیا گزارش گردیده است . برخی از تحقیقات انجام شده، سرطان‌زائی برخی از این ترکیبات را نشان می‌دهد. شناسایی مکرر این مواد در آب آشامیدنی ایالات متحده آمریکا موجب گردید که سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا برای هشت ترکیب آلی فرار میزان حداکثر مجاز تعیین نماید. دو روش متداول کاهش ترکیبات آلی فرار عبارتند از زدایش با هوا و جذب توسط کربن فعال دانه‌ای البته، قبل از استفاده از فرایند زدایشی با هوا برای حذف این ترکیبات لازم است که قابلیت تصفیه‌پذیری آنها در مقیاس پایلوت بررسی گردد. در این میان ثابت هانری یک مشخصهء مهم هر ترکیبی می‌باشد که قابلیت زدایش آن را به وسیلهء هوادهی نشان می‌دهد. این مطالعه زدایش تولوئن و کلروفرم را از آب توسط هوادهی برج آکنده مورد بررسی قرار می‌دهد. بدین منظور یک واحد برج آکنده در مقیاس پایلوت به ارتفاع 90 سانتی‌متر و قطر 19/5 سانتی‌متر برای حذف تولوئن و کلروفرم طراحی گردید و عوامل مؤثر بر کارائی سیستم نظیر درجه حرارت ، میزان جریان آب میزان جریان هوا و نسبت هوا به آب مورد بررسی قرار گرفت . مطالعات پایلوت برای تعیین قابلیت تصفیه‌پذیری این دو ماده انجام گردید. نتایج حاصل از این مطالعه نشان می‌دهد که با نسبت هوا به آب بالاتر از 60 و در شرایط مورد مطالعه راندمان حذف کلروفرم و تولوئن به بیشتر از 90 درصد می‌رسد که قابل مقایسه با راندمان جذب این مواد توسط کربن فعال دانه‌ای (97 درصد) می‌باشد. این مطالعه نشان می‌دهد که هوادهی برج آکنده یک روش بسیار مؤثر و البته اقتصادی در حذف آلاینده‌های آلی فرار از آب می‌باشد.

تحریک الکتریکی نخاع و مدلسازی پاسخ عضله به تحریک

سال دفاع    1376

چکیده : تحریک الکتریکی سطحی طناب نخاعی و بررسی مقایسه‌ای روشهای تحریک سوزنی و اپیدورال نخاع به منظور ایجاد انقباض ایزومتریک در عضله‌های پای موش آزمایشگاهی و مدلسازی کمی سازگان نخاع – عضله موضوع این رساله است . نتایج هر سه روش تحریک الکتریکی نشان می‌دهد، هنگامی که سر مثبت الکترودهای تحریک بر روی طناب نخاعی و سمت سر حیوان و سر منفی آن بر روی طناب نخاعی و سمت دم حیوان قرار داشته باشد، آستانه تحریکی کمتری بدست می‌آید. نتایج تکرارپذیری پاسخ‌ها نشان می‌دهد، نیرو در تحریک سطحی نسبت به دو روش دیگر تکرارپذیرتر است . تحریک سطحی به خاطر غیرتهاجمی بودن آن برتر از هر نوع تحریک الکتریکی دیگر است و کنترل درگیری واحدهای حرکتی با تغییر جریان و عرض پالس تحریک امکان‌پذیر است . به هر حال، به علت دو امکان مثبت مذکور می‌توان تحریک الکتریکی سطحی طناب نخاعی را برای ایجاد حرکات ایزومتریک با اثرات جانبی کم و کنترل‌پذیری مناسب سطح انقباض نسبت به روش‌های دیگر برتر دانست . براساس نتایج بدست آمده با جراحی تخریبی – انتخابی نخاع و بررسی آستانه تحریک‌پذیری سازگان نتیجه‌گیری می‌کنیم که ریشه‌های ستون خلفی یا به عبارتی قسمت‌های قبل از نورون‌های حرکتی نامزد اصلی محل اثر در تحریک الکتریکی طناب نخاعی هستند و تحریک سطحی طناب نخاعی حیوان می‌تواند ساز و کارهای حسی نخاع را فعال سازد. همچنین محل اثر تحریک با افزایش شدت تحریک سطحی از ریشه‌های خلفی به ستون خلفی منتقل می‌شود. یک زمینه در حال رشد در مدلسازی سیستمی و توصیف کمی رفتار یک سازگان، بازنمائی عددی آن بر پایه سازگان‌های هوشمند است . در این پژوهش با توجه به اینکه پیدایش شبکه عصبی مصنوعی الهام گرفته از شبکه نورونی موجودات زنده است ، انتظار می‌رود بتواند مدل باورپذیری از سازگان نخاع – عضله را فراهم آورد. لذا در این دانشنامه با استفاده از شبکه‌های عصبی پویای پیش‌رو و پس‌رو به مدلسازی نظری سازگان نخاع – عضله و مدلسازی فرایندهای درگیر در تحریک الکتریکی می‌پردازیم. در نوع پیش‌رو، با تغییر در مدلسازی پیش‌بینی خطی، روش پیش‌بینی غیرخطی را بر پایه سیستم غیرخطی شبکه‌های عصبی توابع پایه شعاعی مطرح می‌کنیم. همچنین با بکارگیری شبکه شعاعی در شناسائی پارامترهای مدل غیرخطی سری زمانی، شبکه عصبی برگشتی – ورودی تپنده را پایه‌ریزی می‌کنیم. با توجه به یافته‌های فیزیولوژیکی – آناتومیکی و مدل کیفی مطرح شده و ادغام شبکه عصبی بازگشتی (که نشانگر رفتار نورون‌های RC در نخاع است) با شبکه برگشتی – ورودی تپنده، شبکه عصبی بازگشتی – پیش‌بینی را با ساختاری نزدیک به سازگان عصبی – عضلانی بعنوان مدلی مناسب برای سازگان نخاع – عضله معرفی می‌کنیم. تخمین پارامترهای یک مدل به دو روش شناسائی موازی و سری – موازی انجام می‌شود. بدلیل اینکه روش موازی، هیچ تضمینی را برای همگرائی پارامترهای مدل حتی در یک سیستم خطی ارائه نمی‌دهد، لذا در این پژوهش روش سری – موازی را به کار گرفتیم تا خروجی سازگان همواره و به طور مستقیم بتواند در روند شناسائی سازگان اثر بگذارد. در انتخاب ساختار مدل شبکه عصبی نیز یک الگوریتم جدیدی را با مزیت کاهش نورون‌های مازاد با معیارهای آماری و آزمون پریستلی طراحی کردیم که برخلاف روش سعی و خطا، طبق روال معین تعداد نورون‌های لایه ورودی و نورون‌های لایه میانی (پارامترهای ساختاری شبکه عصبی) را تعیین می‌کند. باورپذیری مدلها را از دو جنبه کمی و کیفی و با دو روش یک – مرحله – پیش‌سو و چند مرحله – پیش‌سو براساس داده‌های آزمایشی بررسی می‌کنیم. روش معمول تعیین مراکز توابع پایه شبکه عصبی شعای روش K-means است و الگوریتم یادگیری آن به روش کمترین مربعات خطا صورت می‌پذیرد. در این رساله تعیین مراکز توابع را هم به روش معمول و هم با الگوریتم معرفی شده خودسازمانده بیشینه – کمینه فاصله، بدست می‌آوریم. همچنین الگوریتم یادگیری کمترین مربعات خطا را نیز تغییر دادیم الگوریتم موثرتر و سریعتر پس انتشار خطای شرطی را با اضافه کردن پارامتر جدیدی به اسم حد آستانه معرفی می‌کنیم.

بررسی حذف مواد آلی سمی (فنل، -1 -1 -1 تری‌کلرواتان) و کروم در راکتور بیهوازی بستر سیال با محیط گرانول کربن فعال

سال دفاع    1376

چکیده : در این تحقیق حذف فنل، -1-1-1 تری کلرواتان (TCA) از فاضلاب در شرایط بیهوازی بوسیله راکتورهای بستر سیال با محیط گرانول کربن فعال (GAC) و ماسه مورد بررسی قرار گرفت . دو راکتور مشابه بستر سیال با اختلاط کامل، در مقیاس آزمایشگاهی هرکدام به حجم کلی 5/7L و حجم معادل 3/84L براساس بستر سیال، طی 3 فاز جداگانه به مدت 22 ماه مورد بهره‌برداری قرارگرفتند. در فاز اول حذف COD و فنل در 5 مرحله جداگانه مورد بررسی قرار گرفت . در مرحله اول با بار COD معادل 2/3gr L.-1 d-1 میزان حذف COD در شرایط پایداری در راکتور GAC و ماسه به ترتیب برابر 95/8 درصد و 90/4 درصد حاصل شد. در مرحله دوم راکتور با فنل و ماده آلی (گلوکز) و در مراحل سوم و چهارم فقط با فنل تغذیه شدند. از مرحله دوم تا مرحله چهارم بار فنل ورودی به راکتورها به ترتیب معادل 1/6, 0/32, 0/80gr Phenol. L-1. d-l0 بود. میزان حذف فنل در راکتور GAC در این مراحل به ترتیب 95/8 درصد، 97/5 درصد و 97/7 درصد و در راکتور ماسه به ترتیب برابر 91، 80 و 74 درصد اندازه‌گیری شد. در این مراحل راکتور با محیط ماسه در برابر ازدیاد بارگذاری فنل ناپایدار عمل نمود و تا رسیدن به شرایط پایداری زمان زیادی لازم بود. در صورتی که راکتور GAC تغییرات بارگذاری فنل را بخوبی تحمل نموده و در راندمان حذف فنل تا رسیدن به شرایط پایداری تغییر محسوسی مشاهده نگردید. در مرحله پنجم قابلیت راکتور GAC در برابر افزایش ناگهانی فنل ورودی مورد ارزیابی قرار گرفت در این مرحله با افزایش بار فنل و COD ورودی: (به ترتیب تا 17/35grCoD.L-1.-1 grو 6/09gr Phenol L-1.day-1) پایداری سیستم حفظ شده و راندمان حذف فنل و COD به ترتیب 95/47 و 94/8 درصد اندازه‌گیری شد. با اندازه‌گیری تولید گاز در مراحل مختلف مشاهده گردید که حذف فنل در راکتور GAC در شرایط پایداری در هر مرحله از طریق فرایند بیولوژیکی انجام گرفت . ولی در مواقع افزایش بارگذاری در ابتدا، مکانیسم جذب نیز در حذف فنل مؤثر بود. در فاز دوم علاوه بر فنل، TCA نیز به ورودی راکتورها اضافه شد. بررسیهای انجام شده نشان داد راکتور با محیط ماسه توانائی حذف TCA را در غلظت‌های بالاتر از 1mg/l ندارد ولی راکتور GAC با ورودی TCA با غلظت تا 100 میلی‌گرم در لیتر بیشتر از 97 درصد حذف را نشان می‌دهد. قابلیت سیستم‌ها در احیاء Cr(VI) در فاز سوم طی سه مرحله جداگانه مورد بررسی قرار گرفت . در مراحل مختلف احیاء Cr(VI) به Cr(III) در راکتور GAC به ترتیب 91 درصد، 86/2 درصد و 71 درصد و در راکتور ماسه به ترتیب 86/1 درصد، 82/5 درصد و 64/8 درصد بود. هم‌چنین میزان سمیت کروم (VI) که باعث 60 درصد کاهش در حذف COD گردید. برای راکتور GAC و ماسه به ترتیب برابر 480mg/l و 420mg/l اندازه‌گیری شد.

  ارزیابی فرآیند لجن فعال دومرحله‌ای (AB) در تصفیه فاضلاب شهر اصفهان

سال دفاع    1377

چکیده : یکی از مشکلاتی که ممکن است تصفیه‌خانه‌های به روش لجن فعال در طول دوره بهره‌برداری با آن روبرو شوند، افزایش مقدار فاضلاب و بار آلودگی ورودی به تصفیه‌خانه می‌باشد، که موجب مشکلاتی همچون کاهش راندمان تصفیه، افزایش شوکهای وارده به تصفیه‌خانه و … می‌شود. جهت مقابله با چنین مشکلاتی، فرایند لجن فعال دو مرحله‌ای موسوم به AB ابداع شده است . این فرایند شامل دو حوض هوادهی و دو تانک ته‌نشینی مجزا از هم می‌باشد که بصورت متوالی قرار گرفته‌اند. در این تحقیق که در تصفیه‌خانه فاضلاب شمال اصفهان انجام گرفته است ، فرایند AB در مقیاس واحد نمونه (Pilot) مورد ارزیابی قرار گرفت ، که هدف عمدهء آن بررسی کارایی این فرایند در تصفیهء فاضلاب شهری و به تبع آن تعیین شرایط بهینه در حوض‌های هوادهی است . این واحد نمونه شامل حوض هوادهی رحلهء A، تانک ته‌نشینی میانی، حوض هوادهی مرحله B، تانک ته‌نشینی نهایی ومتعلقات مربوطه می‌باشد. فاضلاب ورودی به پایلوت فاضلابی است که به تصفیه‌خانه وارد شده و از واحدهای آشغالگیر و شن‌گیر گذر می‌کرد. مقدار جریان فاضلاب ورودی 2/5 لیتر در دقیقه در نظر گرفته شد. حجم حوض هوادهی A، 100 لیتر می‌باشد که توسط کارگذاری 3 خروجی در ارتفاعات مختلف زمانهای ماند هیدرولیکی 40، 32 و 28 دقیقه می‌توانست در آن تامین گردد. عمر لجن در این حوض بین 6 تا 12 ساعت در نظر گرفته شد. زمان ماند در حوض ته‌نشینی میانی 1/5 ساعت و بار سطحی 18 m/d بود. حجم حوض هوادهی مرحلهء 375 B لیتر و عمر لجن آن 4 روز در نظر گرفته شد. و بالاخره زمان ماند در حوض ته‌نشینی ثانویه 2 ساعت و بار سطحی 18 m/d بود. مدت تحقیق مجموعا 144 روز بود که در 3 پریود زمانی براساس زمانهای ماند هیدرولیکی 40، 32 و 28 دقیقه در حوض هوادهی A مورد بهره‌برداری قرار گرفت . پس از تشکیل لخته در حوض‌های هوادهی میزان SCOD, COD, BOD5, SVI, MLVSS, MLSS (COD محلول)، درجه حرارت ، pH، TKN و فسفر بصورت روزانه و هر دو روز یکبار اندازه‌گیری می‌شد. نتایج تحقیق مبین مطالب زیر است : -1 حذف BoD5 با میانگین 55 درصد و نیز حذف COD محلول با میانگین 33 درصد در مرحلهء A نشان می‌دهد که فرآیند تصفیهء بیولوژیکی در این مرحله صورت می‌گیرد. -وجود حجم زیاد لجن مازاد، عمر لجن زیر یک روز، افزایش سریع MLSS و بالابودن جامدات معلق خروجی از مرحله A نشان می‌دهد که میکروارگانیسمها در فاز رشد لگاریتمی قرار دارند. -علیرغم تغییرات زیاد در کیفیت شیمیایی و بیوشیمیایی فاضلاب ورودی، وجود راندمان حذف 55 درصد BOD5 (میانگین) در مراحل اول و دوم بهره‌برداری نشان‌دهندهء ثبات فرایند بیولوژیکی در مرحلهء A می‌باشد. -کیفیت پساب خروجی از مرحلهء A در زمان که MLSS در حوض هوادهی A در محدودهء 3000 میلیگرم در لیتر (میانگین) است بهترین شرایط را دارا خواهد بود. -تغییرات در زمان ماند هیدرولیکی در حوض هوادهی A نشان می‌دهد که جهت ایجاد شرایط مطلوب برای رد میکروارگانیسمها از یک محدودهء مشخص (بین 30 تا 40 دقیق) نباید پایین‌تر بیاید. -2 کیفیت حذف در مرحلهء B تابعی از شرایط حذف مواد آلی در مرحلهء A می‌باشد بنابراین کنترل شرایط در مرحلهء A امری ضروری است . -کاهش TKN به میزان 38/5 تا 45/4 درصد در مرحلهء B نشان می‌دهد که شرایط مطلوب برای فرایند نیتریفیکاسیون فراهم می‌باشد. -کیفیت مطلوب پساب خروجی از مرحلهء B با راندمان حذف حدود 80 درصد BOD5 و 66 درصد COD پساب ورودی به این مرحله، در زمانی که MLSS در حوض هوادهی B در محدودهء 3000 میلی‌گرم در لیتر (میانگین) است ، قابل دسترسی است . -3 ارزیابی فرایند AB در مراحل مختلف بهره‌برداری نشان داد که راندمانهای حذف بالای 90 درصد برای BOD5 و SS و 0 درصد برای COD قابل دسترسی است . بنابراین کیفیت پساب خروجی با توجه به وضعیتهای مناسب بهره‌برداری از شرایط مطلوبی برخوردار خواهد بود و می‌توان گفت که فرایند AB جهت تصفیهء فاضلاب شهری در ایران قابل اجرا است .

حذف فلزات سنگین از پساب‌های صنعتی توسط باکتریهای احیاءکننده سولفات

سال دفاع    1376

چکیده : تخلیه فاضلابهای صنعتی تصفیه نشده بخصوص فاضلابهای صنعتی حاوی فلزات سنگین یکی از مهمترین آلاینده‌های زیست محیطی به شمار می‌روند. مهمترین خطر ورود فاضلابهای حاوی فلز به آبهای جاری، انهدام زندگی آبزیان است ، این مسئله حتی با غلظتهای خیلی کم فلزات می‌تواند اتفاق بیافتد. فلزات سنگین نه تنها آبهای قابل مصرف انسان و موجودات را به شدت آلوده می‌سازند، بلکه موجب آلودگی شدید خاک و زمینهای زراعی نیز می‌گردند. بنابراین برای جلوگیری از اثرات زیان‌بار زیست محیطی و بهداشتی، تصفیه این گونه پسابها قبل از تخلیه به محیط زیست ضرورت می‌یابد. روشهای مختلف فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی جهت تصفیه پسابهای حاوی فلزات سنگین وجود دارد. واحدهای تصفیه فیزیکوشیمیایی از نظر ساخت ، نگهداری، راهبری و تهیه مواد شیمیایی مورد نیاز، گران و پر هزینه می‌باشند. بنابراین تمایل زیادی در استفاده از روشهای مؤثر، کارآمد و اقتصادی برای تصفیه فاضلابهای حاوی فلز وجود دارد. واکنش‌پذیری بالای سولفیدها با یونهای فلزات سنگین و حلالیت خیلی پایین سولفیدهای فلزات سنگین در یک محدوده pH وسیع و تغلیظ مناسبتر لجن تولیدی و نیز استفاده از فرآیند بیولوژیکی تولید سولفید و عدم نیاز به مواد شیمیایی سولفیدی، از مزایای کاربرد سیستم احیاء باکتریایی سولفات نسبت به سایر سیستمها در حذف فلزات سنگین از پسابهای صنعتی می‌باشد. بنابراین تحقیق به منظور بررسی کارایی حذف فلزات سنگین سرب -کروم-نیکل، توسط فعالیت بیولوژیکی باکتریهای احیاءکننده سولفات از طریق تولید سولفید هیدروژن بیوژنیک و ترسیب فلزات سنگین بصورت سولفیدهای فلزی نامحلول، ضروری به نظر رسید. در این تحقیق از یک راکتور بیولوژیکی با محیط رشد چسبیده و جریان ناپیوسته به حجم مفید 5 لیتر در مقیاس آزمایشگاهی استفاده شد. این راکتور طی دو مرحله جداگانه در مدت 6 ماه مورد بهره‌برداری قرار گرفت . میانگین غلظتهای ورودی سولفات 800 و 1600 mg/L، COD ورودی 1500 mg/L در دو زمان ماند 12 و 24 ساعت بود. غلظتهای فلزی بکار رفته، برای سرب 5، 150 و 300 میلی‌گرم بر لیتر، برای کروم 5 (VI)، 50 و 100 میلی‌گرم بر لیتر و برای نیکل 5، 15 و 30 میلی‌گرم بر لیتر بودند. این غلظتها با توجه به درجه سمیت فلزات سنگین (Ni > Cu > Cd > Cr > Pb) برای سیستمهای بی‌هوازی انتخاب گردید. مرحله راه‌اندازی به منظور رشد و تکثیر باکتریهای احیاءکننده سولفات صورت گرفت که در پایان این مرحله (به مدت 2 ماه) لایه میکروبی تشکیل گردید و درصد حذف سولفات بازمان ماند 24 ساعت ، بالای 99 درصد بود. در مرحله بهره‌برداری ابتدا برای هر غلظتی از فلز یک دوره تثبیت چند روزه جهت رسیدن به حالت تعادل در نظر گرفته شد و بعد از پایداری سیستم، نمونه‌برداری برای فلزات سرب ، کروم، نیکل در زمانهای ماند و غلظتهای مختلف سولفات ورودی صورت گرفت . درصد حذف سرب با غلظت ورودی 5 mg/L بطور متوسط 90 درصد بود. بطوریکه غلظت سرب خروجی به کمتر از 0/5 میلی‌گرم بر لیتر نیز رسید. در غلظتهای سرب ورودی 150 و 300 mg/L بطور متوسط بالای 99 درصد حذف وجود داشت . در کلیه غلظتهای متغیر فلز سرب ، درصد حذف سولفات بیش از 99 درصد بود. راندمان حذف کروم (VI) با غلظت ورودی 5 mg/L و سولفات روی 800 و 1600 mg/L به ترتیب 75 و 92 درصد بود و در مواردی تا 0/3 mg/L نیز کاهش یافت . در غلظتهای کروم ورودی 50 و 100 mg/L، بالای 97 درصد حذف وجود داشت و باقیمانده کروم خروجی به صورت سه ظرفیتی بود. راندمان حذف سولفات در غلظتهای مختلف کروم ورودی بین 96/5 درصد و 99/65 درصد متغیر بود. راندمان حذف نیکل در مقایسه با سرب و کروم پایین بود، بطوریکه درصد حذف نیکل با غلظت ورودی 5 mg/L، برای سولفات ورودی 800 و 1600 mg/L، بترتیب به 58 درصد و 73 درصد رسید. درصد حذف غلظتهای ورودی 15 و 30 mg/L نیکل، بیش از 82 درصد بود و حداکثر حذف با ورودی 30 mg/L نیکل و 1600 mg/L سولفات ورودی به مقدار 92/14 درصد اتفاق افتاد. راندمان حذف سولفات با غلظتهای متغیر نیکل ورودی بین 91/04 درصد و 99/34 درصد بود. راندمان حذف سه فلز سرب -کروم-نیکل در دو زمان 12 و 24 ساعت تقریبا یکسان بود. در بررسی اثر تشدیدزایی (سینرژیستیک) سه فلز، تقریبا تغییری در راندمان حذف سرب صورت نگرفت ، اما کاهش قابل توجهی در راندمان حذف کروم (VI) و نیکل بخصوص با غلظتهای ورودی بالا و در زمان ماند 12 ساعت برای حالت فاضلاب مخلوط فلزی مشاهده گردید. با توجه به این تحقیق می‌توان گفت که مقادیر فلزات حذف شده بستگی به میزان احیاء سولفات داشته و به نظر می‌رسد که با افزایش احیاء سولفات ، راندمان حذف فلزات افزایش می‌یابد تا اینکه آنها به یک مقدار حداقل برسند. بطور کلی نتایج بدست آمده به روشنی ثابت می‌کند که اهداف تحقیق یعنی حذف فلزات و سولفات بوسیله فرآیند احیاء بیولوژیکی سولفات تامین شده است .

    حذف فلزات سنگین و دترجنتها از آبهای آلوده توسط بنتونیت

سال دفاع    1377

چکیده : در سالهای اخیر استفاده از روش جذب سطحی به وسیله جاذبهای طبیعی به جای جاذبهای مصنوعی در تصفیه آب و فاضلاب نظر محققین را به خود جلب نموده است . یکی از مواد جاذب طبیعی خاک بنتونیت می‌باشد. خواص ویژه بنتونیت از جمله سطح ویژه بسیار بزرگ ، ساختمان پولکی، تخلخل، قابلیت تبادل یونی و جذب سطحی به این ماده ارزش زیادی داده است . در این پژوهش کاربرد خاک بنتونیت طبیعی ایران به عنوان مادهء جاذب برای جذب روی و کادمیوم از گروه فلزات سنگین و همچنین دترجنتهای آنیونی از آبهائی که به نوعی با این مواد آلوده گشته‌اند مورد بررسی قرار گرفته است . در این تحقیق همچنین اثر عوامل متعددی همچون pH، سرعت و زمان اختلاط، غلظت اولیه فلز و دترجنت در آب ، غلظت جاذب بنتونیت و غلظت مادهء منعقدکننده کلرور فریک بر میزان کارآئی جذب بررسی گردید. نتایج کلی بدست آمده از آزمایشهای متعدد نشان داد که خاک بنتونیت طبیعی ایران قادر به حذف روی و کادمیوم و همچنین دترجنتهای آنیونی از محیط آبی می‌باشد و با توجه به ایزوترم‌های تعادلی جذب بدست آمده مکانیزم حذف براساس فرآیند جذب سطحی استوار می‌باشد. در این رابطه Q0 (حداکثر ظرفیت جذب یک لایهء مولکولی بنتونیت) در حذف روی با غلظت اولیه 157/2 mg/l از آب در دمای 20 درجه سانتیگراد معادل 17/93 mg/g و پارامتر RL برابر 0/52 بدست آمد (RL پارامتر بدون بعدی است که معرف شکل ایزوترم جذب لانگمایر می‌باشد). همچنین در ایزوترم جذب فروندلیچ ضریب n معادل 0/575 شد که این نتایج معرف واکنش جذب روی از نوع سطحی و مطلوب براساس مدل لانگمایر و مطابقت بهتر مدل مذکور نسبت به مدل فروندلیچ می‌باشد. شرائط بهینه مشترک در حذف روی و کادمیوم از آب توسط بنتونیت شامل استفاده از خاک بنتونیت با غلظت 10g/l و همچنین کلرورفریک به میزان 50mg/l با سرعت اختلاط 200 دور در دقیقه، پس از 17 دقیقه زمان تماس می‌باشد. میزان حذف روی از آب توسط بنتونیت در شرائط بهینه مذکور، در محدودهء غلظت 34mg/l از روی و در pH9 معادل 92/63 درصد بدست آمد در نتیجه غلظت باقیمانده روی در آب به زیر حد مجاز رسید. در بررسی اثر pH مشاهده گردید در صورت عدم استفاده از مادهء منعقدکننده FeCl3، متناسب با کاهش pH میزان کارآئی حذف روی از آب افزایش می‌یابد. در این رابطه کارآئی حذف روی از 78/9 درصد در pH3/9 به 100 درصد در pH3/1 رسید که معرف افزایش شدت جذب فلزات سنگین توسط بنتونیت در محیط اسیدی می‌باشد. در بررسی اثر غلظت اولیه فلز مشاهده گردید با افزایش غلظت اولیه فلز روی در آب میزان حذف کاهش یافته و از 53 درصد در غلظت اولیه 51mg/l از روی به 23 درصد در غلظت اولیه 229mg/l رسید که علت آن را می‌توان به اشباع شدن ظرفیت جذب ذرات خاک بنتونیت نسبت داد. نتایج حاصل از بررسی حذف کادمیوم از آب مشابه نتایج حذف روی بوده با این تفاوت که در مقام مقایسه بطور کلی میزان و شدت حذف کادمیوم نسبت به روی مقادیر کمتری را به خود اختصاص می‌دهد (بین 2 تا 85 درصد). تحت شرائط بهینه (Bentonite10 درصد g/l, FeCl350 درصد mg/l) در غلظت اولیه 1/1mg/l از کادمیوم، حذفی معادل 76/09 درصد بدست آمد. در مورد کادمیوم نیز کارآئی حذب از 37 درصد در غلظت اولیه 5/56mg/l به 21 درصد در غلظت اولیه 23mg/l کاهش یافت . در آزمایشهائی که توسط خاک بنتونیت به تنهائی و بدون استفاده از FeCl3 انجام گرفت حذف کادمیوم از 7/58 درصد در pH3/9 درصد به 15/57 درصد در pH3/1 درصد افزایش یافت که این نتیجه باز هم مؤید افزایش شدت جذب در محیط اسیدی می‌باشند. در حذف کادمیوم Q0 معادل 1/58mg/g در غلظت اولیه 11/29 mg/l و پارامتر RL در ایزوترم لانگمایر برابر 0/69 و ضریب فروندلیچ برابر (n0/08) بدست آمد که نشان‌دهنده واکنش جذب از نوع سطحی و مطلوب بوده که از مدل لانگمایر بهتر از مدل فروندلیچ تبعیت می‌نماید. در مورد دترجنتهای آنیونی (LAS) اصولا میزان حذف نسبتا کم بوده و خاک بنتونیت قادر به حذف کامل دترجنتهای مذکور از آب نمی‌باشد. براساس نتایج بدست آمده، شرایط بهینه حذف دترجنتهای آنیونی از آب شامل استفاده از 0/3g/l از جاذب بنتونیت به کمک 50mg/l از FeCl3 در pH5/41 بوده و در این شرایط میزان حذف دترجنت با غلظت اولیهء 1/879mg/l برحسب (LAS) معادل 11/33 درصد با کدورت باقیماندهء 2/26 NTU بدست آمد. براساس ایزوترمهای بدست آمده، جذب دترجنتهای آنیونی از مدل فروندلیچ تبعیت نموده و قابل تطبیق با مدل لانگمایر نمی‌باشد (RL-0/23). شدت و ظرفیت جذب به ترتیب معادل n0/068 و Q00/135 بدست آمد. با توجه به کوچک بودن مقادیر n و Q0 نسبت به مقادیر مربوط به روی و کادمیوم ثابت شد میزان و شدت جذب کمتر و واکنش جذب از نوع سطحی و نامطلوب می‌باشد. به عنوان نتیجهء کلی تحقیق می‌توان چنین اظهار داشت که خاک بنتونیت طبیعی قادر به حذف و یا کاهش غلظت برخی از فلزات سنگین نظیر روی و کادمیوم و همچنین کاهش نسبی غلظت دترجنتهای آنیونی از محیطهای آبی می‌باشد.

تجزیه و تحلیل ساختار گفته‌های زبان فارسی با استفاده از اطلاعات پروزودیک سیگنال گفتار

سال دفاع    1377

چکیده : دو هدف اصلی در این رساله مورد نظر بوده‌اند. هدف اول این است که مدلی مناسب برای بازشناسی گفتار پیوسته فارسی ارائه شود. پردازش گفتار از سطح سیگنال گفتار آغاز می‌گردد. سپس عمل بازشناسی دنباله آوایی صورت می‌گیرد و واجهای درون گفتار شناسایی می‌شوند. دنباله واجی بازشناسی شده به صورت هجایی تقطیع می‌شود. با استفاده از مدلهایی که در واژگان سیستم برای کلمات ساخته‌این و حاوی اطلاعات واجی و پروزودیک می‌باشند، بهترین کلمات قابل درج در دنباله هجایی، انتخاب می‌گردند. سپس با استفاده از آلگوریتمهای مناسب ، بهترین دنباله‌های کلمات ممکن در گفتار شناسایی می‌شوند. در آخریم مرحله، از اطلاعات نحوی و معنایی برای جداکردن جملات \”خوش ساخت \” از بین مجموعه جملات برگزیده، استفاده می‌گردد. هدف دوم رساله که اهمیت آن کمتر از هدف اول نیست ، بازشناسی خصوصیات پروزودیک گفتار پیوسته فارسی و مشخص نمودن آن خصوصیاتی است که می‌تنوانند در بازشناسی بهتر گفتار فارسی مؤثر واقع شوند. در این رساله خصوصیات پروزودیک زبان فارسی در سطح واجها، کلمات و عبارات مورد مطالعه قرار گرفته‌اند و از آنها برای بازشناسی واجها و کلمات استفاده شده است . واژگان مدل حاوی 500 کلمه پرکاربرد است . با آزمایش مدل بر روی تعداد زیادی از جملات گفته شده، دریافتیم که استفاده از خصوصیات پروزودیک دو اثر عمده در فرآیندهای بازشناسی گفتار دارد. اول اینکه با استفاده از این خصوصیات فضای جستجو در کلمات واژگان کوچک می‌شود و در نتیجه زمان جستجو در واژگان که از وقت‌گیرترین بخش‌های سیستم‌های بازشناسی گفتار است ، کاهش می‌یابد. دوم اینکه با کوچک کردن فضای جستجو در کلمات واژگان، عمل بازشناسی بهترین کلمات موجود در گفتار با دقت بهتری انجام شده و در نتیجه درصد صحت بازشناسی کلمات افزایش می‌یابد.

   اثر اندازه و شکل ذرات بیولوژیکی بر پراکندگی نور پلاریزه

سال دفاع    1377

چکیده : پراکندگی و یا تفرق نور از ذرات به اندازه، شکل، مواد تشکیل‌دهنده و غلظت آن‌ها بستگی دارد. هنگامی که نور پلاریزه به مجموعه‌ای از ذرات برخورد می‌نماید، معمولا حالت پلاریزاسیون آن تغییر پیدا می‌کند. با ایجاد حالتهای مختلف پلاریزاسیون و اعمال آن به ذرات و نیز بررسی تغییرات حاصل شده می‌توان پارامترهای فوق را از روی این نتایج استخراج کرد. ذرات بیولوژیکی طیف وسیعی از ذرات را می‌پوشانند که می‌توانند دارای خواص باقاعده یا همگن و یا بی‌قاعده یا غیرهمگن باشند. در نتیجه یک راه حل ریاضی کامل و جامع برای تمامی این ذرات نمی‌توان ارائه داد بلکه هر ذره با توجه به خصوصیات مستقل خود مورد مطالعه قرار می‌گیرد. در این پایان‌نامه، ابتدا تئوری پراکندگی نور از ذرات مورد بررسی قرار می‌گیرد. سپس با کمک معادلات ریاضی موجود شبیه‌سازی برای ذرات باقاعده بعنی ذرات کروی و استوانه‌ای با شعاع و ضریب شکست دلخواه صورت می‌پذیرد با این فرض کع اندازه ذرات در مجموعه دربرگیرنده ذرات ثابت باشد. سپس بی‌قاعدگی از نظر اندازه و شکل مورد بررسی قرار می‌گیرد. بی‌قاعدگی از نظر اندازه مربوط به سیستمهایی می‌گردد که ابعاد ذرات موجود در سیستم متفاوت از یکدیگر بوده و یا اینکه تابع توزیع خاصی را محقق کنند. بی‌قاعدگی از نظر شکل مربوط به سیستمهایی می‌گردد که ذرات موجود در سیستم دارای اشکال بی‌قاعده‌ای باشند. نتایج نشان داده‌اند که شبیه‌سازی پراکندگی نور از ذرات می‌توان بعنوان ابزار مناسبی جهت پیش‌بینی و تفسیر نتایج بدست آم‌ده از اندازه‌گیریهای آزمایشگاهی ذرات بیولوژیکی بکار رود.

استخراج اطلاعات از تصاویر توپوگرافی قرنیه با استفاده از الگوریتم‌های پردازش تصویر

سال دفاع    1379

چکیده : قرنیه یکی از قسمتهای مهم چشم انسان در تشکیل اجسام بر روی شبکیه است . برای تصحیح خطاها و اعوجاجهای انکساری به روش جراحی، نیاز است که اطلاعات مربوط به شعاع انحناء و توان شکست در نقاط مختلف سطح قرنیه در دسترس باشد. در سیالهای اخیر روشهای متعددی برای استخراج اطلاعات مربوط یه انحناء سطح قرنیه ارائه شده‌اند که یکی از مهمترین آنها توپوگرافی قرنیه به روش کراتوسکوپی است . هدف از انجام این تحقیق، تجزیه و تحلیل تصاویر کراتوسکوپی به منظور بدست آوردن شعاع انحناء ارتفاع و توان قرنیه است . پس از بررسی و پیاده‌سازی روشها و الگوریتمهای مختلف استخراج شماره‌گذاری حلقه‌ها که عمدتا بر مبنای تعقیب شعاعی شدت نور تصویر استوار بوده‌اند، یک روش جدید بلا استفاده از تبدیل قطبیی ارائه شده است . همچنین روشی مبتنی بر الگوریتمهای جستجوی هوش مصنوعی پیاده‌سازی و نتایج بدست آمده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است . در ارتباط با محاسبات شعاع و ارتفاع قرینه در تصاویر کراتوسکوپی، پس از بحث و بررسی الگوریتمهای قبلی ارائه شده، دو روش جدید و توسعه یافته در این پروژه ارائه و نتایج حاصل با نتایج منتشر شده روشهای قبلی مقایسه شده است . نتایج بدست آمده از انجام این پروژه نشان می‌دهد که با کمک الگوریتم جدید ارائه شده در این پروژه می‌توان سرعت و دقت انجام محاسبات را افزایش بخشید.

ترسیم پروفایل توان لنز با استفاده از الگوریتم‌های پردازش تصویر

سال دفاع    1378

چکیده : فاصله کانونی و توان انکساری لنز از مهمترین پارامترهای مشخصه آن هستند که اندازه‌گیری دقیق آنها در زمان مناسب در مراکز اپتومتری از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است . در این تحقیق بدنبال روشی هستیم که هدف فوق را تامین نماید. در ابتدا تئوری اصول اولیه مربوط به اپتیک که برای درک مفاهیم ارائه شده ضروری است ، بیان شده و سپس روش‌های مختلف اندازه‌گیری فاصله کانونی لنز که به دو نوع کلاسیک و مدرن تقسیم می‌گردند، بررسی شده‌اند.

استخراج ویژگیهای سیگنال EEG برای تخمین سطح هوشیاری با استفاده از تبدیل موجک

سال دفاع    1379

چکیده : الکتروانسفالوگرام بیانگر فعالیتهای الکتریکی مغز است و حاوی اطلاعات غنی در باره عملکرد و وضعیت مغز می‌باشد. همچنین مشخص شده است که اثر داروهای مختلف روی سیستم اعصاب مرکزی تغییرات مشخصی در سیگنال EEG ایجاد می‌کند. از طرفی دیگر بررسی های بعمل آمده در رابطه بین EEG و میزان هوشیاری بیانگر توانایی EEG در تحلیل سطح هوشیاری افراد می‌باشد. روشهای مختلفی برای تحلیل و کمی کردن EEG ارائه شده است که غالبا” مبتنی بر تحلیل فوریه و مشتقات طیفی سیگنال هستند. برخی روشهای پارامتری نظیر AR نیز در زمینه کمی کردن EEG بمنظور تخمین یطح هوشیاری به کار رفته‌اند. در اکثر روشهای فوق فرض بر ایستا بودن سیگنال می‌باشد. از طرفی، در تکنیکهای تحلیل طیف براساس تبدیل فوریه دقت زمانی و فرکانسی در تضاد هستند. از اینرو در مورد این سیگنال بهتر است از روشهای زمان- فرکانس استفاده شود. در این تحقیق از تبدیل موجک برای استخراج ویژگیهای سیگنال EEG استفاده شده است و توانایی این ویژگی ها در طبقه‌بندی و خوشه‌یابی سطوح مختلف هوشیاری بررسی شده است . کار طبقه‌بندی و خوشه یابی با استفاده از ویژگیهای طیفی و روش پارامتری AR انجام گرفته و نتایج مقایسه شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد که ویژگی های موجک برای تخمین سطح هوشیاری از توانایی بالائی برخوردارند.

طراحی و ارزیابی یک و نتیلاتور جدید کنترل شده بوسیله کامپیوتر

سال دفاع    1377

چکیده : این تحقیق اصول طراحی یک ونتیلاتور برای تهیه مکانیکی اتوماتیک ششها را توصیف می‌کند. همانطور که می‌دانیم در تهویه سیستم تنفسی با دو کمیت اساسی فشار هوا در دهان و فلوی هوا در مجرای تنفسی سر و کار داریم. مشخصات سیستم تنفسی تعیین کننده ارتباط این فلوی در مجرای تنفسی سر و کار داریم. مشخصات سیستم تنفسی تعیین کننده ارتباط این دو کمیت با یکدیگر است . در ونتیلاتورهای رایج موجود فقط یکی از دو کمیت فوق قابل تنظیم است . علاوه بر این اصلاح وضعیت ونتیلاتور نیز توسط کاربر انجام می‌شود. در این تحقیق با استفاده از سیستمهای الکترومکانیکی دیجیتال و کنترل مناسب عملکرد آنها بوسیله کامپیوتر، یک ونتیلاتور جدید طراحی شده است . نحوه طراحی و قابلیت کنترل کامپیوتری باعث شده است که ونتیلاتور از ویژگیهای زیر برخوردار باشد: 1) بسته به انتخاب کاربر هر کدام از دو کمیت فشار هوا در دهان و فلوی هوا در مجرای تنفسی قابل تنظیم است . 2) بازه وسیعی از زمانهای دم و بازدم و فرکانس تنفس قابل انتخاب است . 3) الگوی فلوی مطلوب برای حالت دم قابل برنامه‌ریزی است . 4) امکان فیدبک گرفتن از پارامترهای تنفسی و اصلاح وضعیت ونتیلاتور به صورت اتوماتیک میسر است . این قابلیتها باعث می‌شود که ونتیلاتور طراحی شده در تمام بیماریهایی که در آن تنفس مکانیکی مصنوعی تجویز می‌شود – چه در واحدهای مراقبت ویژه و چه در فعالیتهای تحقیقاتی – قابل استفاده باشد.

شبیه‌سازی کامپیوتری مدل تطابق چشم انسان

سال دفاع    1378

چکیده : تطابق و تقارب دو فرآیند مهم در سیستم چشم انسان هستند که بینایی واضح و دوچشمی را ایجاد می‌کنند. تطابق عبارتست از عملکرد سیستم عصبی حرکتی چشم که قدرت اپتیکی عدسی را طوری تنظیم می‌کند که برای شیء در هر فاصله‌ای، تصویری واضح روی شبکیه بوجود آید. تقارب عبارتست از حرکت افقی و چرخشی چشمها در جهات مخالف یکدیگر بمنظور ایجاد تصاویر یکسان روی شبکیه‌های دو چشم و در نتیجه درک یک شیء واحد توسط مغز. هریک از این سیستم‌ها دارای کنترل کننده‌های عصبی برای رساندن میزان خطا به مقدار خطای ماندگار هستند. همچنین این سیستم‌ها دارای اثرات متقابل روی یکدیگر می‌باشند. تا کنون مدلهای متفاوتی برای بررسی این فرآیندها ارائه گردیده که عموما بر اساس یک سیستم کنترل با فیدبک منفی پایه‌گذاری شده و با توجه به رفتار واقعی چشم، و نیز نتایج شبیه‌سازی‌های کامپیوتری این مدلها توسعه داده شده‌اند. تکنیکهای مختلفی نیز جهت بهینه‌سازی این مدلها بکار گرفته شده‌اند. در این پروژه مدلهای مختلف ارائه شده برای سیستم‌های تطابق و تقارب معرفی و بر اساس نتایج شبیه‌سازی کامپیوتری مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. از آنجا که تا به حال مدل مناسبی برای شبیه‌سازی حالت دینامیکی سیستم تطابق ارائه نگردیده، در این پروژه بدین منظور یک مدل دوگانه توسعه و مورد بررسی دقیق و شبیه‌سازی کامپیوتری قرار گرفته است . نتایج شبیه‌سازی این مدل تا حد قابل قبولی با نتایج تجربی سازگار می‌باشند. همچنین شبیه‌سازی دو ناهنجاری کلینیکی یعنی آمبلیوپی و توسعه نزدیک‌بینی با کمک مدلسازی ارائه شده که نتایج مطلوبی ببار آورده است .

مدلسازی پردازش اطلاعات تصویری در شبکیه چشم

سال دفاع    1380

چکیده : بدن انسان از عجایب خلقت است که خداوند متعال براساس حکمت عالیه خود آنرا خلق نموده است . سراسر بدن نشان از تدبیر وعلم بی نهایتی دارد که اگر انسان با دقت و تدبیر به آن فکر کند ، بی اختیار متوجه یک قدرت و وجود فوق العاده عظیم و لایتناهی می شود و در چنین حالتی است که تازه پی می برد که به هیچ وجه قادر به سپاسگزاری از او نیست و فقط احساس می کند که خیلی دوستش دارد . مدلسازی سیستمهای بیولوژیکی یکی از شاخه های اصلی مهندسی پزشکی می باشد. اخیرا برخی از دانشمندان این رشته علاقه زیادی به مدلسازی سیستمهای بینایی زیستی پیداکرده اند. در این پایان نامه سعی شده است که با استفاده از فعالیت های گوناگون انجام شده در این زمینه ، مدلی جامع و در برگیرنده اکثر توانایی های چشم انسان پیشنهاد و بوسیله نرم افزار پیاده سازی گردد. در این راستا ابتدا با بعضی از توانایی های شبکیه در پردازش اطلاعات و سازوکار فیزیولوژیکی این پردازشها آشنا می شویم و بعد برخی از جنبه های این پردازش ها را مدلسازی نموده و بصورت نرم افزاری پیاده سازی کرده و سپس مدلهای نرم افزاری را با ورودیهای مناسب مورد ارزیابی قرار می دهیم. پردازش های مدل شونده در این پایان نامه بطور مشخص عبارتند از : نمونه برداری غیریکنواخت شبکیه ، قابلیت سازگاری با گستره وسیعی از شدتهای روشنایی ، قابلیت تنظیم وضوح بینایی و بالاخره لبه یابی چند مقیاسی در شبکیه.

شبیه سازی کامپیوتری یک ونتیلاتور پزشکی

سال دفاع    1380

چکیده : ونتیلاتور پزشکی دستگاهی است که عمل تهویه مصنوعی ششها را انجام می دهد. برای آزموش نحوه عملکرد ونتیلاتور و انجام تحقیقات مربوط به سیستم تنفسی. همچنین به عنوان مقدمه ای بر طراحی سخت افزاری یکونتیلاتور، شبیه سازی کامپیوتری آن سودمند و بلکه ضروری است. این تحقیق اصول طراحی دو ونتیلاتور شبیه سازی شده را توصیف کرده. نتایج حاصل از شبیه سازی را نشان می دهد شبیه سازهای طراحی شده ‏‎Ventsim 1‎‏ و ‏‎Ventsim 2‎‏ دارای ویژگیهای زیر هستند. 1- ‏‎Ventsim 1‎‏: شبیه سازی بصورت ‏‎Passive‎‏ بوده و بر اساس یک مدل خطی که محفظه ای برای تهویه انجام شده است. کنترل کننده فازی خروجی مدل را برای اصلاح ‏‎Setting‎‏ سیستم بکار می برد و مقادیر حجم حیاتی (جاری)، حداکثر فشار، تهویه دقیقه ای، و … و شکل موج حجم از شبیه سازی حاصل می گردند. 2- ‏‎Ventsim 2‎‏: بر اساس مشخصات تنفسی قابل اندازه گیری یا نتایج آزمایش ‏‎ABG‎‏ بیمار عمل کرده و با اعمال کنترل روی ‏‎Setting‎‏ سیسم مقادیر مطلوب حجم حیاتی، کسر غلظت اکسیژن تحویلی و ‏‎RR‎‏ را بدست می دهد.

بهینه سازی نمایش تصویری فعالیتهای حیاتی مغز با استفاده از ‏‎EEG‎‏

سال دفاع    1370

چکیده : اگر چه تصاویر ساختاری همچون ‏‎CT‎‏ و ‏‎MRI‎‏، تغییرات فیزیکی و آسیب های سلولی مغز را بخوبی نشان میدهند، اما برای بررسی عملکرد مغز مناسب نمی باشند. سیگنالهای ‏‎EEG‎‏ حاوی اطلاعات غنی و مفیدی در مورد عملکرد مغز می باشند. اما استخراج این اطلاعات پنهان در بطن این سیگنالها، برای پزشک دشوار بوده و در بعضی موارد امکان پذیر نیست. پردازش بیشتر این اطلاعات و تهیه نگاشت فعالیت حیاتی مغز، پزشک را قادر به فهم اطلاعات بصورت بلادرنگ و آسان می نماید و امکان خطا و اشتباه در تفسیر سیگنالهای ‏‎EEG‎‏ کمتر می شود. هدف این پایان نامه، بهینه سازی نمایش تصویری فعالیتهای حیاتی مغز می باشد. بدین منظور ابتدا آرایش مناسبتر الکترودها و سیستم های الکترودگذاری جدیدتر با تعداد الکترود بیشتر معرفی می گردد. لازم است این سیستم ها جایگزین سیستم بین المللی 20-10 شود که در آن تنها از 19 الکترود استفاده می شود و احتمال خطای الیاسینگ بیشتر است. همچنین برای تخمین مقدار پتانسیل در فواصل الکترودها، لازم است از روشهای درونیابی استفاده شود، تا نگاشتهای پیوسته ای حاصل شود. کیفیت و همواری این نگاشتها و همچنین صحت آنها مستلزم انتخاب یک روش درونیابی مناسب است. روشهای متعددی برای درونیابی موجود است که در این پایان نامه به بررسی آنها و بیان مزایا و معایبشان خواهیم پرداخت. با مقایسه کیفیت نگاشتهای بدست آمده بوسیله تعدادی از این روشها، روش (تبدیل فوریه) بعنوان کاملترین و بهترین روش درونیابی؛ همانطور که از نظر تئوری اثبات شده است؛ انتخاب میشود.

طراحی و ساخت یک سیستم پالس اکسیمتر دو کاناله کامپیوتری و بررسی اثرات تغییر طول موج

سال دفاع    1378

چکیده : محاسبه سریع درصد اشباع اکسیژن در موارد زیادی مانند عمل جراحی قلب باز، بیماران بخش های مراقبت ویژه، کنترل روند بیهوشی و … از اهمیت بسیار زیادی برخوردار می باشد. ضربان قلب نیز از پارامترهایی است که در موارد فوق دارای اهمیت خاص می باشد.در این پایان نامه ابتدا اصول اولیه و نیز چندین روش موجود برای محاسبه درصد اشباع اکسیژن و الگوریتم های موجود برای تحقیق تکنیک پالس اکسیمتری توضیح داده می شود. سپس ضمن بررسی طول موج های بکار رفته در پالس اکسیمتری، انواع پالس اکسیمترهای موجود و مزایا و معایت آنها بررسی و سیستمی طراحی و ساخته شده که در آن برای هر بیمار از دو پروب با چهار طول موج مختلف استفاده می شود. منابع نوری با طول موج های ‏‎940nm‎‏ و ‏‎660nm‎‏ در یک پروب و ‏‎660nm‎‏ و ‏‎850nm‎‏ در پروب دیگر تعبیه شده است. طریقه روشن شدن منابع نوری نیز به این ترتیب است که ابتدا منبع مادون قرمز ‏‎940nm‎‏ از پروب اول بهمراه قرمز ‏‎660nm‎‏ از پروب دوم روشن شده و کلیه محاسبات برای درصد اشباع های اکسیژن بالا توسط این دو طول موج انجام می شود. در صورت پایین آمدن درصد اشباع اکسیژن، بصورت اتوماتیک از دو طول موج دیگر بهمراه فرمول های محاسباتی مربوطه استفاده می شود. سیستم طراحی وساخته شده بهمراه نرم افزار آن بطور کامل توضیح داده شده و در پایان با توجه به نتایج بدست آمده پیشنهاداتی برای ادامه کار ارائه گردیده است.