检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2020年第13期56卷 50-59页

作者：戴荣于海涛王权江苏大学机械工程学院镇江212013 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室上海200050

研究了基于Duffing振子系统的微弱信号检测在谐振式微悬臂梁传感器中的应用。根据待测信号频率的不同,通过时间尺度变换建立了任意频率下的Duffing振子数学模型。利用RHR改进算法求解最大Lyapunov指数,并确定系统相变临界阈值,通过监测... 详细信息

研究了基于Duffing振子系统的微弱信号检测在谐振式微悬臂梁传感器中的应用。根据待测信号频率的不同,通过时间尺度变换建立了任意频率下的Duffing振子数学模型。利用RHR改进算法求解最大Lyapunov指数,并确定系统相变临界阈值,通过监测最大Lyapunov指数符号的变化来检测微弱谐振信号。详细介绍了两种幅值检测算法,通过试验验证了减法算法比加法算法更具优越性,不受大范围幅值的影响。评价了Duffing振子系统在不同噪声水平下检测微弱谐振信号的能力,添加噪声方差0.0001和0.001后,检测相对误差控制在0.0052%以内;当添加噪声方差到0.01时,原有Duffing方程模型无法检测到最大Lyapunov指数符号的变化,检测失效。最后,通过改变原有Duffing方程非线性恢复力项系数,在添加噪声方差到0.5时,依然能够通过求取所测信号频率的平均值准确提取微弱谐振信号。

关键词： Duffing振子系统微弱信号检测谐振式微悬臂梁传感器 RHR改进算法最大Lyapunov指数

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谐振式微悬臂梁传感器智能激励与检测系统研究

谐振式微悬臂梁传感器智能激励与检测系统研究

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作者：任艳波中国科学院大学

学位级别：硕士

随着国家与群众对公共安全、环境保护、食品安全、医疗健康等领域的日益关注，以及物联网技术和可穿戴设备的持续发展，生化传感器技术得到了空前的重视与研究。谐振式微悬臂梁生化传感器由于具有灵敏度高、体积小、成本低、响应快等优... 详细信息

随着国家与群众对公共安全、环境保护、食品安全、医疗健康等领域的日益关注，以及物联网技术和可穿戴设备的持续发展，生化传感器技术得到了空前的重视与研究。谐振式微悬臂梁生化传感器由于具有灵敏度高、体积小、成本低、响应快等优点，在现场快速生化检测上具有良好的应用前景。但是，其配套电路一般采用模拟锁相环设计闭环电路系统，该系统存在操作复杂、精度低、跟踪范围有限、易失锁等问题，制约了谐振式微悬臂梁生化传感器的应用。本论文基于虚拟仪器技术，采用自适应软件锁相环与外围接口电路相结合的技术，构建了谐振式微悬臂梁传感器的智能激励与检测系统，实现了传感器快速、准确、自动化的生化检测。　　针对悬臂梁频率的跟踪检测，设计了基于LabVIEW的自适应软件锁相环。该软件锁相环由鉴相算法，频率跟踪算法和直接数字式频率综合器组成。其中鉴相部分使用相关分析法计算相位差，鉴相精度高，抗干扰能力强。通过开环检测获取待测传感器的重要参数，作为闭环检测的理论依据，由此设计的锁相跟踪算法更具针对性，使得整个锁相过程更快更准。通过在软件部分补偿模拟电路引入的相位差，省去了移相器的设计，解决了以往设计中每次更换传感器便需要重新手动调节移相器的问题。　　为降低温度、湿度以及非特异性吸附对测试结果产生的干扰，设计了双通道检测系统。通过自适应滤波处理，环境因素引起的噪声被滤除而有用信号则得以保留，提高了系统灵敏度并降低误检率。　　采用该系统制作了便携式气体传感器样机，并使用该样机对二氧化碳气体进行了实测。结果表明，该系统可快速自动扫频找到谐振点并锁定，且当谐振频率发生变化时可快速跟踪频率变化。系统频率稳定度达到±0.02 Hz左右，相比使用模拟锁相环设计电路带来的±0.1Hz的波动范围有了很大提高。

关键词：谐振式微悬臂梁传感器接口电路自适应软件锁相环生化检测

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基于LabVIEW的谐振式微悬臂梁传感器智能激励与检测系统

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仪表技术与传感器 2015年第12期 11-14页

作者：任艳波于海涛赵伟刘民李昕欣中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海200050

为了解决使用模拟锁相环设计传感器接口电路带来的精度低、测量过程繁琐等问题,采用软件锁相环设计了基于LabVIEW的谐振式微悬臂梁传感器智能激励与检测系统。将开环检测与闭环检测相结合,通过开环扫频获取待测传感器的参数信息,并通过... 详细信息

为了解决使用模拟锁相环设计传感器接口电路带来的精度低、测量过程繁琐等问题,采用软件锁相环设计了基于LabVIEW的谐振式微悬臂梁传感器智能激励与检测系统。将开环检测与闭环检测相结合,通过开环扫频获取待测传感器的参数信息,并通过在软件部分设计的锁相跟踪算法,使锁相更具针对性,锁相过程更快更准。采用该系统制作了便携式气体传感器样机,并对二氧化碳气体进行了实测,验证了该系统具有快速的频率跟踪能力和良好的频率稳定性。

关键词：谐振式微悬臂梁传感器接口电路 LabVIEW 自适应软件锁相环扫频锁相跟踪

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基于DDS的谐振式微悬臂梁传感器智能激励电路及拾振信号放大电路

基于DDS的谐振式微悬臂梁传感器智能激励电路及拾振信号放大电路

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作者：郑蓓蓉周晨薛伟鞠益何玥王权 325000 浙江省温州市海洋科技创业园C1幢

本发明提供了一种基于DDS的谐振式微悬臂梁传感器智能激励电路及拾振信号放大电路，该激励电路由DDS发生器、椭圆滤波器、直流偏置电路、加法电路、反向放大电路组成。通过DDS发生器产生离散的正弦信号，经椭圆滤波器平滑后叠加上DAC输... 详细信息

标准号: CN113676180B

本发明提供了一种基于DDS的谐振式微悬臂梁传感器智能激励电路及拾振信号放大电路，该激励电路由DDS发生器、椭圆滤波器、直流偏置电路、加法电路、反向放大电路组成。通过DDS发生器产生离散的正弦信号，经椭圆滤波器平滑后叠加上DAC输出的直流信号，再将该信号进过反向放大电路转换为正向的驱动信号，最终将产生的直流偏置的正弦信号用于驱动谐振式微悬臂梁传感器。该电路可以通过程序实现直流信号幅值、交流信号频率的高精度调节，使用方便且性能可靠。

关键词：谐振式微悬臂梁传感器反向放大电路椭圆滤波器激励电路正弦信号直流信号发生器交流信号频率直流偏置电路高精度调节程序实现放大电路加法电路驱动信号拾振信号直流偏置平滑正向电路驱动输出智能转换

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基于DDS的谐振式微悬臂梁传感器智能激励电路及拾振信号放大电路

基于DDS的谐振式微悬臂梁传感器智能激励电路及拾振信号放大电路

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作者：郑蓓蓉周晨薛伟鞠益何玥王权 325000 浙江省温州市海洋科技创业园C1幢

标准号: CN113676180A

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微悬臂谐振传感器闭环接口和嵌入式频率电路

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微纳电子技术 2010年第6期47卷 350-356页

作者：甘小华刘民于海涛许鹏程李昕欣中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室上海200050

设计了谐振式微悬臂梁传感器闭环接口和嵌入式频率读出电路。首先,谐振式微悬臂梁传感器和接口电路组成闭环自激振荡系统。为了提高该闭环系统的频率稳定性和频率跟踪性能,引入具有无相差频率跟踪的锁相环电路,并设计放大移相电路以满... 详细信息

设计了谐振式微悬臂梁传感器闭环接口和嵌入式频率读出电路。首先,谐振式微悬臂梁传感器和接口电路组成闭环自激振荡系统。为了提高该闭环系统的频率稳定性和频率跟踪性能,引入具有无相差频率跟踪的锁相环电路,并设计放大移相电路以满足闭环自激振荡条件。该闭环系统的频率稳定性可达±0.1Hz,并且能够实时跟踪悬臂梁谐振频率的变化。此外,单独设计了嵌入式的频率读出电路,用于检测并显示悬臂梁的谐振频率。将悬臂梁传感器、接口电路和频率读出电路集成在一起,做出了小巧便携式样机,用该样机可成功探测到体积分数低至约几个10-9量级的DMMP气体。

关键词：谐振式微悬臂梁传感器接口电路锁相环嵌入式频率电路频率跟踪

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基于FPGA的谐振悬臂梁传感器智能接口电路

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仪表技术与传感器 2013年第3期 7-10页

作者：柴光飞刘民于海涛许鹏程徐铁刚李昕欣中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室上海200050 中国科学院研究生院北京100049

设计了基于FPGA的谐振式微悬臂梁传感器接口电路,将接口电路与谐振式微悬臂梁传感器组成闭环自激振荡系统。为满足接口电路智能化与输出频率稳定性的要求,设计了带有自动扫频功能的锁相环,以此锁相环为核心并结合外围放大、滤波、移相... 详细信息

设计了基于FPGA的谐振式微悬臂梁传感器接口电路,将接口电路与谐振式微悬臂梁传感器组成闭环自激振荡系统。为满足接口电路智能化与输出频率稳定性的要求,设计了带有自动扫频功能的锁相环,以此锁相环为核心并结合外围放大、滤波、移相、整形电路构成的接口电路系统,能够自动扫频寻找谐振点并锁定,扫频精度为0.012 Hz左右,谐振频率的波动范围可达0.01 Hz左右,且锁定范围极广。分别测试了谐振点在100 kHz与500 kHz附近的两组传感器,该系统均能很好地自动扫频寻找谐振点并锁定。

关键词：谐振式微悬臂梁传感器接口电路 FPGA 锁相环自动扫频频率跟踪

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基于混沌振子的谐振器弱谐振信号检测算法研究

基于混沌振子的谐振器弱谐振信号检测算法研究

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作者：戴荣江苏大学

学位级别：硕士

谐振式微悬臂梁传感器广泛应用于环境监测、质量控制、食品安全等领域,由于其输出信号微弱,易受到噪声等因素的干扰,因此可靠地提取出谐振器输出的微弱谐振信号比较困难,而Duffing混沌振子具有对微弱信号敏感、对噪声免疫的特点,常用于... 详细信息

谐振式微悬臂梁传感器广泛应用于环境监测、质量控制、食品安全等领域,由于其输出信号微弱,易受到噪声等因素的干扰,因此可靠地提取出谐振器输出的微弱谐振信号比较困难,而Duffing混沌振子具有对微弱信号敏感、对噪声免疫的特点,常用于微弱信号检测。本文对基于Duffing振子的弱谐振信号检测算法进行了研究。研究了Duffing振子检测系统及其状态判别的Lyapunov指数算法,通过最大Lyapunov指数符号的变化来判定系统状态,从而确定了系统的临界阈值。研究了微弱谐振信号峰值检测的正向加法算法和反向减法算法,并建立了理论幅频特性曲线模型,测试了两种算法在不同噪声水平下检测微弱谐振信号的准确性。以实际采集的幅频特性曲线作为检测模型并对两种算法进行实验验证,证明了减法算法比加法算法更加优越,可以检测幅值较大的信号,且检测精度高于开环检测的±3Hz误差。通过修改Duffing方程的非线性恢复力项系数改善了系统信噪比,使得添加噪声方差0.01后的系统可以有效地检测到谐振信号,从而提高了系统检测性能。建立了理论相频特性曲线模型,分析了振动信号的热相漂移及其对检测系统的影响。在无频偏条件下,构建了相位振子阵列并检测了100 k Hz的热相漂移谐振信号,通过缩减相位振子阵列范围到-90°±47°,改善了35μm厚度以下谐振梁相位偏移的检测问题。在频偏-40 Hz条件下,通过搭建频偏振子阵列改善了频率偏移导致的检测失效问题。基于理论相频特性曲线的检测模型,开展了相位与频率偏移的谐振信号仿真测试,并通过降幅值法改善方案,提高了系统检测性能。结果表明,基于Duffing振子的弱谐振信号检测算法能够有效的提取谐振器输出的微弱谐振信号,且系统的抗噪声性能较好、检测精度较高,在谐振器信号检测领域具有良好的应用价值。

关键词： Duffing混沌振子谐振式微悬臂梁传感器微弱谐振信号 Lyapunov指数峰值检测相位振子阵列

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