检索结果-内蒙古大学图书馆

电子测量技术 2024年第8期47卷 141-147页

作者：刘翔刘新妹李传坤张晋钊中北大学信息探测与处理山西省重点实验室太原030051 中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

针对卷积操作受到遍历规则的限制,只能提取单个骨骼节点的特征信息,不能对相邻节点之间的有效特征信息进行融合,导致表达能力有限的问题,提出了一种基于特征位移模块的手势识别神经网络。该网络采用常规时空图卷积神经网络的架构,并将... 详细信息

针对卷积操作受到遍历规则的限制,只能提取单个骨骼节点的特征信息,不能对相邻节点之间的有效特征信息进行融合,导致表达能力有限的问题,提出了一种基于特征位移模块的手势识别神经网络。该网络采用常规时空图卷积神经网络的架构,并将常规时空卷积模块替换为特征位移模块,实现相邻节点特征信息之间的融合。利用特征位移模块对位移信道进行重新排序,实现提取骨骼节点的全局化特征信息,进一步完成对手势信息的高效准确分类。并在公开数据集DHG-14/28和FPHA上验证该特征位移模块,在14类、28类和FPHA手势数据集的分类准确度分别达到了95.11%、93.01%和92.67%。实验结果表明,该网络模型能够更好更有效的挖掘全局特征信息,在常见的手势识别数据集上达到了优秀的性能。

关键词：手势识别卷积神经网络特征位移图卷积神经网络深度学习

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基于Au纳米平行双棒超表面阵列的双Fano共振和折射率传感器特性研究

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中国光学（中英文） 2023年第4期16卷 961-971页

作者：张志东张慧男梁洁盖海霞刘艳莉朱旭鹏中北大学、仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051 中北大学软件学院山西太原030051 中北大学信息与通信工程学院山西太原030051 岭南师范学院物理科学与技术学院广东湛江524048

为了研究超表面结构的耦合及折射率传感特性,设计了一种由两种长度不同的纳米棒组成的二聚体结构,并研究该结构的透射光谱,共振峰处的电场和电荷分布以及结构参数对透射光谱的影响。本文采用有限元法对光学性能进行仿真分析,采用准静态... 详细信息

为了研究超表面结构的耦合及折射率传感特性,设计了一种由两种长度不同的纳米棒组成的二聚体结构,并研究该结构的透射光谱,共振峰处的电场和电荷分布以及结构参数对透射光谱的影响。本文采用有限元法对光学性能进行仿真分析,采用准静态逼近模型解释了平行双纳米棒结构的耦合机理。在共振波长上模拟电场分布,分析电子振动模式,在透射光谱中出现了不对称线型的双Fano共振。结果表明,双Fano共振是由纳米棒和衬底之间的耦合作用产生的,可以通过结构参数和周围介质的折射率来调控,且基于Fano共振的折射率灵敏度最大可达1.137μm/RIU。这些研究结果为设计等离激元传感器提供了理论依据。

关键词：等离激元超表面 Au纳米棒双Fano共振折射率传感器

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基于薄板理论的密排结构CMUT发射声场研究

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压电与声光 2023年第1期45卷 98-104,111页

作者：沈姝君何常德张彦军高鹏飞张国军杨玉华王任鑫张文栋中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室山西太原030051

由微机电系统(MEMS)工艺制作的电容式微机械超声换能器(CMUT),其具有宽频带,易与电子电路集成制作等优势,在医学成像领域具有广阔的应用前景。为了研究一种密排结构CMUT超声换能器的发射声场特征,该文提出了一种简单的物理域相互作用分... 详细信息

由微机电系统(MEMS)工艺制作的电容式微机械超声换能器(CMUT),其具有宽频带,易与电子电路集成制作等优势,在医学成像领域具有广阔的应用前景。为了研究一种密排结构CMUT超声换能器的发射声场特征,该文提出了一种简单的物理域相互作用分析方法。基于薄板的振动理论,由CMUT单元的声学辐射原理及特性计算得到CMUT阵元辐射声场的解析解。通过振膜振动分布实验验证了采用薄板振动理论一阶振型方程的正确性。通过仿真和实验研究了CMUT发射单元在不同排布方式和条件下的声场分布、声轴声压和指向性,为CMUT的设计和性能分析提供了理论依据。

关键词：电容式微机械超声换能器薄板振动声场声轴声压指向性声发射特性

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环阵多阵元合成孔径成像F数优化研究

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中国测试 2024年第9期50卷 46-55页

作者：袁旭婷王红亮石丽帆张文栋中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室山西太原030051

使用环形阵列的超声计算机断层扫描(USCT)在乳腺组织成像和工业无损检测方面展示了显著潜力,但图像重建质量仍面临挑战。该研究提出将F数应用于多阵元合成孔径聚焦成像方法,在环形阵列中实现对目标的自动扫查,并探讨F数对环形阵列合成... 详细信息

使用环形阵列的超声计算机断层扫描(USCT)在乳腺组织成像和工业无损检测方面展示了显著潜力,但图像重建质量仍面临挑战。该研究提出将F数应用于多阵元合成孔径聚焦成像方法,在环形阵列中实现对目标的自动扫查,并探讨F数对环形阵列合成孔径成像的影响。通过仿真和实验,使用乳腺仿真模型和直径0.3 mm的尼龙丝作为测试对象,设置发射和接收F数为F、F/2、F/4、F/8、F/16进行图像重建,并进行阈值分割处理和半高宽(FWHM)分析。结果显示,较低接收F数能够显著减少靶标畸变并提高成像精度,其重建图像尺寸误差减少了28.3%。对于点目标,低接收F数显著提高了空间分辨率,其中轴向分辨率提升了40%,横向分辨率提升了36.7%。该研究为提升环形阵列USCT成像性能提供了新的思路和方法。

关键词：超声计算机断层扫描(USCT)成像环形阵列 F数多阵元合成孔径聚焦(M-SAF)成像自动扫查成像性能

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阵列式多MEMS协同外弹道测量系统

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中国测试 2024年

作者：孙鹏翔李杰罗飞舟杨伟林刘玉玉中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室中国运载火箭技术研究院

针对高旋炮弹运动状态跨度大，弹体高速自旋带来马格努斯效应影响弹道拟合精度的问题，提出一种基于低成本复合量程MEMS阵列的外弹道参数测量方法。将全弹道测量分为独测段和同测段，依据同测段测量结果的不重复度，利用卡尔曼滤波对大... 详细信息

针对高旋炮弹运动状态跨度大，弹体高速自旋带来马格努斯效应影响弹道拟合精度的问题，提出一种基于低成本复合量程MEMS阵列的外弹道参数测量方法。将全弹道测量分为独测段和同测段，依据同测段测量结果的不重复度，利用卡尔曼滤波对大量程传感器误差进行识别，从而提高整条弹道的拟合精度，同时针对试验弹实际测试条件以及大量程传感器不易在全温域下标定的问题，提出一种温度域自适应分段组合式标定方案，实现对传感器误差的精确标定，为大量程传感器标定提供一种新思路。通过弹道仿真试验可得当飞行时长20s时，文章所提方案较常规方案位置精度提升最高37.53%，表明文章所提出的弹道测量方案在做到低成本的同时实现高精度，具有较高的工程实用价值。

关键词： MEMS阵列误差标定卡尔曼滤波数据融合分段拟合

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基于多元极值优化的多光谱温度测量方法

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光谱学与光谱分析 2023年第3期43卷 705-711页

作者：张璇曾朝斌刘娴雅陈平韩焱中北大学信息与通信工程学院山西太原030051 山西省信息探测与处理重点实验室山西太原030051 动态测试省部共建国家重点实验室山西太原030051

多光谱测温依据黑体辐射定律,通过辐射光强、多组波长即能推测出温度值,克服了比色测温要求光谱单一和比色光谱相近的约束,在工程实际中得到了广泛的应用。在多光谱温度反演的过程中,光谱发射率的求解及多光谱数据处理是精确测温的关键... 详细信息

多光谱测温依据黑体辐射定律,通过辐射光强、多组波长即能推测出温度值,克服了比色测温要求光谱单一和比色光谱相近的约束,在工程实际中得到了广泛的应用。在多光谱温度反演的过程中,光谱发射率的求解及多光谱数据处理是精确测温的关键。目前,光谱发射率的求解大多以光谱发射率假设模型为主要的方法,当假设模型与实际情况接近时,反演的温度与光谱发射率精度很高,当二者不相符时,反演的结果与实际情况相差甚大,对于复杂材料和燃烧过程中材料性能动态变化情况下的测温,以光谱发射率假设模型的方法存在盲目性;近年来,基于神经网络的深度学习的方法应用于多光谱测温,避免了光谱发射率假设模型,可建立温度与多光谱的非线性统计规律关系,但需要海量数据与超强算力支撑,且建模过程复杂。针对上述问题,提出了一种基于多元极值优化的多光谱温度测量方法(MEVO),该方法利用不同温度下多光谱信号之间的关联性,通过分析在多光谱温度反演过程中各通道测量温度之间的联系,基于多光谱辐射测温原理以及温度反演过程中各通道数据之间的信息关联,建立多元温差关联函数,通过关联函数的寻优,建立高精度测温模型。该方法将建模过程简化为多元温差函数的寻优问题,避免了光谱发射率与其他物理量的关系假设,降低了深度学习方法对数据样本量的要求,简化了多光谱温度测量的过程。为了验证该方法的可行性与可靠性,利用一套简单的8通道多谱测温装置进行实验验证,实验中认定黑体炉发射的温度是标准值,在1923.15~2273.15 K温区内对468~603 nm波段的光谱数据进行标定,实现了基于多元极值优化的多光谱温度测量,其测温精度在0.5%左右,温度反演时间在2.5 s以内。与二次测量法(SMM)、神经网络方法相比反演精度有所提高;反演速度与SMM法相比有大幅度提升。

关键词：多光谱测温光谱发射率极值优化

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基于黑磷的纳光机电磁矢量传感器设计

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光学学报 2022年第9期42卷 154-161页

作者：刘文耀刘晨曦李伟邢恩博周彦汝陈建军唐军刘俊中北大学量子传感与精密测量仪器山西省重点实验室山西太原030051 中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室山西太原030051

基于二维材料的纳机电谐振器具有体积小、频率高、品质因数高等优势,在传感领域具有很大的应用潜力。其中,黑磷由于其波纹状的平面结构和各向异性的机械特性,为平面内矢量传感提供了可能。利用黑磷设计了一种光学激发光学读出的新型纳... 详细信息

基于二维材料的纳机电谐振器具有体积小、频率高、品质因数高等优势,在传感领域具有很大的应用潜力。其中,黑磷由于其波纹状的平面结构和各向异性的机械特性,为平面内矢量传感提供了可能。利用黑磷设计了一种光学激发光学读出的新型纳光机电磁矢量传感器。利用有限元分析法,探究了黑磷层数和长宽比对矢量性的影响,确定了黑磷谐振器的尺寸为0.6μm×0.134μm×0.5 nm;分别探索了高杨氏模量和低杨氏模量方向对磁场响应的各向异性。通过谐振模式的空间分布,解释了角度和长宽比对器件灵敏度和矢量性的影响机理。结果表明,将磁场旋转90°,灵敏度可从-4.048 MHz/mT变化为5.796 MHz/mT。与精度相近的洛伦兹力的微机电磁传感器相比,所设计传感器的频率可提高6个数量级,尺寸可缩小6个数量级。该设计为新型纳光机电矢量传感器的制备提供了一种方法。

关键词：测量纳光机电谐振器黑磷光驱动磁矢量

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基于微结构光纤和游标效应的高灵敏度压力传感器

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光学技术 2023年第3期49卷 305-310页

作者：安国文王立志牛慧青匡江平张彦军李秀源中北大学仪器与电子学院、省部共建动态测试技术国家重点实验室山西太原030051

结构健康监测、医疗诊断分析、气压检测以及军事工程应用等领域对压力的高灵敏度探测要求越来越高。光纤传感器由于其体积小、灵敏度高及抗电磁干扰等优点被广泛应用于压力测量。针对石英材料的杨氏模量较高,传统实芯光纤压力传感器的... 详细信息

结构健康监测、医疗诊断分析、气压检测以及军事工程应用等领域对压力的高灵敏度探测要求越来越高。光纤传感器由于其体积小、灵敏度高及抗电磁干扰等优点被广泛应用于压力测量。针对石英材料的杨氏模量较高,传统实芯光纤压力传感器的受压变形量较小,导致测量灵敏度很难提高。文章提出了一种基于游标效应的双Sagnac干涉环式光纤压力传感器。传感器由保偏光子晶体光纤(Polarization Maintaining Fiber, PM-PCF)作为敏感单元实现Sagnac干涉并通过不同PCF长度实现针对压力增敏特性的游标效应。传感器分别采用在单模光纤中嵌入PM-PCF形成传感器的参考单元和压力敏感单元,并对Sagnac环的感压部分进行封装,通过实验对并联型Sagnac环压力传感器的压力特性进行研究。实验结果表明在压力范围为0~2.4MPa内,压力传感器最大灵敏度为-54.491nm/MPa,分辨率为0.367kPa。相比无游标效应的Sagnac环压力传感器,其压力灵敏度放大了16.7倍。此外,传感器具有制造简单、结构坚固、运行稳定的优点,为高灵敏度压力传感器提供了一种替代设计方案。

关键词：保偏光子晶体光纤萨格纳克干涉游标效应光纤压力传感器

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侵彻体撞击冻土摩擦升温计算方法研究

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传感器与微系统 2023年第10期42卷 40-43页

作者：邵伟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

针对水冰探测过程中需要改变其物态以便于质谱分析的问题,提出了侵彻体撞击目标接触头处摩擦升温的计算方法。将侵彻体撞击冻土划分为“冻土”和“融土”阶段,高速移动热源摩擦升温法和侵彻体撞击冻土阻力法结合,提出了侵彻体撞击“冻... 详细信息

针对水冰探测过程中需要改变其物态以便于质谱分析的问题,提出了侵彻体撞击目标接触头处摩擦升温的计算方法。将侵彻体撞击冻土划分为“冻土”和“融土”阶段,高速移动热源摩擦升温法和侵彻体撞击冻土阻力法结合,提出了侵彻体撞击“冻土”阶段弹头处摩擦升温计算方法。利用仿真软件,得到了侵彻体以低于400 m/s的速度撞击时头部的升温曲线,与理论计算曲线基本一致,验证了摩擦升温函数的正确性。根据传热学理论,得到了系列速度下侵彻体撞击“冻土”阶段物态体积的改变量。

关键词：深空探测冻土物理学冲击动力学热力学有限元分析

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铌酸锂单晶薄膜化学机械抛光及极化研究

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功能材料 2024年第9期55卷 9222-9228页

作者：乔骁骏薛刚丑修建中北大学半导体与物理学院太原030051 中北大学电子测试技术国家级重点实验室太原030051 中北大学仪器与电子学院太原030051

使用化学机械抛光制备硅基铌酸锂单晶异质集成薄膜,研究了在薄膜制备过程中不同阶段下薄膜状态,利用原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱分析(XPS)对单晶铌酸锂的表面形貌与元素含量变化进行了表征,并通过高压极化装置对铌酸锂薄膜实现... 详细信息

使用化学机械抛光制备硅基铌酸锂单晶异质集成薄膜,研究了在薄膜制备过程中不同阶段下薄膜状态,利用原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱分析(XPS)对单晶铌酸锂的表面形貌与元素含量变化进行了表征,并通过高压极化装置对铌酸锂薄膜实现了大面积周期性极化。研究结果表明,随着研磨步骤的进行,样品表面粗糙度逐渐降低,完成最终抛光工艺后,样品表面均方根粗糙度基本达到初始样品水平;抛光过程会导致Li缺失,但是可以通过后续工艺进行修复,研磨过程中引入的杂质元素会随着工艺的进行逐渐被去除,最终得到高质量硅基铌酸锂单晶薄膜;使用高压极化装置对铌酸锂薄膜进行极化,得到周期极化的条形电畴反转单元结构。该研究对制造基于铌酸锂的高性能传感器件具有重要意义。

关键词：铌酸锂化学机械抛光异质集成极化

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