检索结果-内蒙古大学图书馆

应用声学 2023年第5期42卷 999-1004页

作者：吴博丰崔建功楚晓霞祝敏赵荣宇张文栋张国军王任鑫杨玉华中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

光学微腔的高灵敏度主要源于其结构在时间和空间上对光场的局域增强作用和频率选择作用。其结构在垂直于波导方向上形成了高反射的边界,进而形成了一种回声腔,使光在波导内来回反射,从而增强了波导内部的光场强度。当外界存在微小的压... 详细信息

光学微腔的高灵敏度主要源于其结构在时间和空间上对光场的局域增强作用和频率选择作用。其结构在垂直于波导方向上形成了高反射的边界,进而形成了一种回声腔,使光在波导内来回反射,从而增强了波导内部的光场强度。当外界存在微小的压力波动时,它将引起波导内部的介电常数和压力场的变化,从而改变谐振腔内的模式场分布和传输特性,据此可以实现对微小的压力波动进行高灵敏度检测。该文设计了一种高品质因子(Q)的光波导微槽式环形谐振腔超声传感器,完成器件制备并搭建了测试系统,依据倏逝波效应实现了超声探测。测试结果表明,该传感器的Q为1.38×10^(7),在800 kHz-1 MHz范围内响应平坦,在900 kHz的信噪比可以达到27 dB,灵敏度达到-168 dB。该文设计的传感器可以为水声探测等领域的研究提供关键技术支持。

关键词：高品质因子微槽式谐振腔倏逝波效应超声传感

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用于细胞排列的介电泳微流控芯片制备与实验研究

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分析化学 2014年第11期42卷 1568-1573页

作者：张洋张晓飞白国花方明谭秋林熊继军孙东中北大学电子测试技术国家重点实验室中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室香港城市大学机械及生物医学工程系

设计并制作了一种应用于细胞排列的介电泳微流控芯片,以实现细胞的非接触、批量排列。芯片主要包括PDMS微通道和"台阶"形ITO微电极。运用仿真软件COMSOL分析了微电极所形成的电场分布,确定了最大电场强度的位置;利用MEMS加工... 详细信息

设计并制作了一种应用于细胞排列的介电泳微流控芯片,以实现细胞的非接触、批量排列。芯片主要包括PDMS微通道和"台阶"形ITO微电极。运用仿真软件COMSOL分析了微电极所形成的电场分布,确定了最大电场强度的位置;利用MEMS加工工艺制备了ITO微电极和PDMS微通道,PDMS微通道与带有ITO电极的载玻片经过氧等离子表面处理后,对准键合获得最终的微流控芯片。通过不同频率下的介电泳实验,实现了酵母菌细胞的介电泳运动,并确定了正、负介电泳运动的电场频率。结果表明,酵母菌细胞在溶液电导率为60μS/cm的环境下,1;0 kHz时,发生负介电泳运动;0.5;0 MHz时,发生正介电泳运动;50 kHz时,没有发生介电泳运动。并在施加8 Vp-p,5 MHz交流电压信号的条件下,实现了酵母菌细胞沿"台阶"形电极边缘直线排列。

关键词：介电泳微流控芯片有限元仿真细胞排列

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仿鱼类侧线系统的MEMS尾流探测传感器的设计与制备

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微纳电子技术 2023年第7期60卷 1058-1069页

作者：乔庆宇孔祥正武淑峰张国军杨玉华王任鑫中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

根据鱼类侧线系统的仿生学原理研制了一种具有二维矢量性的微电子机械系统(MEMS)尾流探测传感器,解决了现有的人工侧线传感器大多只能检测一维流场的问题。这种尾流探测传感器的核心敏感元件(纤毛十字梁结构)采用MEMS技术制备,通过在十... 详细信息

根据鱼类侧线系统的仿生学原理研制了一种具有二维矢量性的微电子机械系统(MEMS)尾流探测传感器,解决了现有的人工侧线传感器大多只能检测一维流场的问题。这种尾流探测传感器的核心敏感元件(纤毛十字梁结构)采用MEMS技术制备,通过在十字梁上布置压敏电阻组成惠斯通电桥将尾流信号转化成电压信号。基于侧线管道神经丘的压力梯度感知机制,运用有限元分析软件设计了仿鱼类侧线管道的导流封装帽。通过模拟尾流环境对传感器样品进行灵敏度和矢量性测试。结果表明,传感器的灵敏度为107 mV·(m/s)^(-1),检测阈值为0.3 m/s。此外,矢量性测试结果验证了MEMS尾流探测传感器具有矢量性。这种尾流探测传感器可以应用于水下无人潜航器的尾流探测跟踪,这将对海洋勘测具有重要意义。

关键词：微电子机械系统(MEMS) 尾流探测传感器侧线系统压力梯度矢量性

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基于形态学和小波包变换的中波细分红外图像的二次融合

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光电工程 2010年第9期37卷 21-26页

作者：杨风暴蔺素珍王伟鹏中北大学电子测试技术国家重点实验室、仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

提出了基于形态学操作和小波包变换的红外中波细分波段图像的融合方法。通过形态学腐蚀膨胀操作、加权叠加实现两幅细分波段图像的局部融合,消除第一细分波段图像的太阳照射饱和区;利用二维离散小波包变换对局部融合图像和第二细分波段... 详细信息

提出了基于形态学操作和小波包变换的红外中波细分波段图像的融合方法。通过形态学腐蚀膨胀操作、加权叠加实现两幅细分波段图像的局部融合,消除第一细分波段图像的太阳照射饱和区;利用二维离散小波包变换对局部融合图像和第二细分波段图像进行全局融合,将两幅图像的细节信息综合起来,使图像更清晰。实验结果表明,通过两次融合的图像消除了太阳照射造成的饱和区,同两幅原图像相比,局部标准偏差和局部熵分别增加了21.06%和9.20%,证明了融合方法的有效性。

关键词：中波红外图像融合形态学操作小波包变换

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用于环形阵列的基于晶圆键合制备的CMUT阵列

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微纳电子技术 2023年第12期60卷 1973-1981页

作者：刘书睿王智豪李照东王靖文赵晨雅曾祥铖张国军王任鑫中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

与传统的表面微加工相比,基于晶圆键合制备的电容式微机械超声换能器(CMUT)具有更高的良品率和可靠性。提出了一种基于晶圆键合的CMUT制备方法,设计并制备了可应用于环形阵列的CMUT阵列。利用有限元仿真分析软件COMSOL Multiphysics建立... 详细信息

与传统的表面微加工相比,基于晶圆键合制备的电容式微机械超声换能器(CMUT)具有更高的良品率和可靠性。提出了一种基于晶圆键合的CMUT制备方法,设计并制备了可应用于环形阵列的CMUT阵列。利用有限元仿真分析软件COMSOL Multiphysics建立了CMUT微元模型并进行仿真分析,在此基础上制备CMUT。换能器性能测试结果表明,CMUT中心频率为5.2 MHz,封装后中心频率为3 MHz,-6 dB相对灵敏度分数带宽为150%。此外,通过声学测试对换能器的发射和接收性能进行评估,其发射声压响应为161.37 dB@3 MHz,接收灵敏度为-214.68 dB@3 MHz。最后,利用该CMUT进行目标体检测,验证了该CMUT水下工作的能力,为后续超声层析成像的CMUT高密度环形阵列研究奠定基础。

关键词：电容式微机械超声换能器(CMUT) 有限元分析(FEA) 晶圆键合高灵敏度无损检测

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cMUT阵元的声学分析与环形扫描成像

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应用声学 2022年第2期41卷 293-300页

作者：高鹏飞何常德张彦军张文栋王红亮任勇峰党荣李一凡王子渊孟亚楠沈姝君中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

电容式微机械超声换能器(cMUT)具有宽带宽、灵敏度高、机械阻抗低和与电子电路集成制造等优点。由于超声换能器声场设计的好坏决定了成像质量的优劣,为了明确阵元参数与辐射声场的关系,该文对不同的阵元参数进行了计算仿真。与压电陶瓷... 详细信息

电容式微机械超声换能器(cMUT)具有宽带宽、灵敏度高、机械阻抗低和与电子电路集成制造等优点。由于超声换能器声场设计的好坏决定了成像质量的优劣,为了明确阵元参数与辐射声场的关系,该文对不同的阵元参数进行了计算仿真。与压电陶瓷超声换能器的结构不同,cMUT阵元是由多个电容单元(cell)并联构成。因此分析了cell的半径、cell数量、间距、振动频率等阵元参数与辐射声场分布、远近场分界点、辐射声压、指向性的关系,并进行了声轴声压与指向性实验测试验证。理论与实验测试结果基本一致。通过仿真计算,选用一种已制备的指向性强、发射性能好的cMUT单阵元器件对鸡骨进行了环形扫描和成像,实现了对生物体组织横截面的超声CT成像,验证了所制备的cMUT器件的可用性。此研究对工业与医学成像领域具有重要的参考价值。

关键词：电容式微机械超声换能器声场指向性轴向声压环形扫描成像

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抑制无刷直流电机换相转矩脉动的新型电流控制

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电机与控制学报 2015年第8期19卷 47-52,61页

作者：殷帅吕彩琴马铁华中北大学电子测试技术国家重点实验室山西太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051 中北大学机械与动力工程学院山西太原030051

针对无刷直流电机换相转矩脉动问题,提出一种考虑电枢电阻的换相时刻三相电流配合调制控制方法。该方法在电机全速段换相时刻采用"导通相全开、关断相脉宽调制、非换相相保持"的三相电流控制策略;通过建立换相时刻相电流数学... 详细信息

针对无刷直流电机换相转矩脉动问题,提出一种考虑电枢电阻的换相时刻三相电流配合调制控制方法。该方法在电机全速段换相时刻采用"导通相全开、关断相脉宽调制、非换相相保持"的三相电流控制策略;通过建立换相时刻相电流数学模型,对换相时刻每一相电流变化过程进行理论分析,确定关断相占空比与电机运行参数关系,使导通相和关断相变化速率一致,保证非换相相电流无脉动。该方法在有效抑制换相电流脉动基础上实现了高速区和低速区统一控制,避免了分区不清问题。实验结果表明:与传统换相脉动控制方法相比换相电流有明显抑制效果,全速段电机转矩脉动系数在0.1左右。

关键词：无刷直流电机换相转矩脉动电流控制电枢电阻全速段

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基于FPGA高精度Δ-ΣADC温度采集存储系统设计

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电子测量技术 2022年第8期45卷 21-26页

作者：邢震震苏淑靖梁文科梁东飞郭杨盛中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

针对配置气体动态稀释比的气体校准仪中,温度的变化会影响气体的密度,从而影响它们通过质量流量控制器的质量流量,若不能实时采集温度稀释比会有较大的误差。本文利用四线制温度传感器PT100、外部激励恒流源、抗混叠滤波电路、24位Δ-Σ... 详细信息

针对配置气体动态稀释比的气体校准仪中,温度的变化会影响气体的密度,从而影响它们通过质量流量控制器的质量流量,若不能实时采集温度稀释比会有较大的误差。本文利用四线制温度传感器PT100、外部激励恒流源、抗混叠滤波电路、24位Δ-ΣADC组成的系统来测量气体室内的温度,恒流源激励PT100将温度信号转换为电压信号,然后通过Δ-ΣADC转换为数字信号,最后通过主控芯片FPGA进行数据采集并存储在Nor Flash芯片中。实测实验表明设计的系统测温分辨率可达0.05℃,重复性好,并且解决了引线电阻、自热效应、温度测量范围小的问题,具有一定的工程应用价值。

关键词：四线制恒流源 Δ-ΣADC 抗混叠滤波高精度 Nor Flash

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基于MEMS的电容式微机械超声换能器曲面阵列的设计与制备

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微纳电子技术 2023年第2期60卷 272-279页

作者：秦芸王智豪杨玉华何常德王任鑫中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

基于先进的微电子机械系统(MEMS)关键技术,研制了一种使用倒装焊技术将电容式微机械超声换能器(CMUT)与柔性印刷电路板(PCB)键合在一起的16×16阵元曲面阵列。为了研发高密度和高一致性的CMUT柱面阵列,设计了CMUT曲面阵列的工艺流程... 详细信息

基于先进的微电子机械系统(MEMS)关键技术,研制了一种使用倒装焊技术将电容式微机械超声换能器(CMUT)与柔性印刷电路板(PCB)键合在一起的16×16阵元曲面阵列。为了研发高密度和高一致性的CMUT柱面阵列,设计了CMUT曲面阵列的工艺流程,并进行了制作,制备的CMUT中心频率为3 MHz。然后,对CMUT阵元进行了测试,测试结果表明,电容变化量基本为40~50 pF,且CMUT阵元的收发性能良好。将制作好的CMUT与柔性PCB进行键合,并对其进行划片,再采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)填充沟槽,最后粘在曲面模具上溅射金属上电极,制得CMUT曲面阵列。该阵列可在特定方向上弯曲,且曲面阵列的CMUT阵元一致性良好。下一步研究将使曲面阵能够以行列寻址的方式进行发射接收,减少阵元电极的接线数目。

关键词：微电子机械系统(MEMS) 电容式微机械超声换能器(CMUT) 曲面阵列倒装焊柔性材料

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基于近场光学理论光镊的研究进展

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红外与激光工程 2015年第3期44卷 1034-1041页

作者：闫树斌赵宇杨德超李明慧张安富张文栋薛晨阳中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051 中北大学仪器与电子学院山西太原030051 电子测试技术国家重点实验室山西太原030051

近场光镊是基于近场光学理论建立起来的可以对微粒实现稳定捕获和操作的新技术,相较基于单光束梯度力的传统远场光镊,近场光镊克服了光学分辨率衍射极限和热效应等众多因素的限制,可以实现对纳米量级微小粒子的捕获和操控,在物理学、细... 详细信息

近场光镊是基于近场光学理论建立起来的可以对微粒实现稳定捕获和操作的新技术,相较基于单光束梯度力的传统远场光镊,近场光镊克服了光学分辨率衍射极限和热效应等众多因素的限制,可以实现对纳米量级微小粒子的捕获和操控,在物理学、细胞工程、生物医学等领域备受关注。首先阐述了基于倏逝场近场光镊的模型和捕获的基本原理,详述了棱镜全反射光镊、探针型光镊、纳米孔径光镊、聚焦倏逝场光镊、微纳光纤光镊、以及微谐振腔耦合结构型近场光镊的研究进展。最后,重点介绍了光镊在生物医学领域的应用。

关键词：近场捕获倏逝场近场光镊梯度力

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