检索结果-内蒙古大学图书馆

传感器与微系统 2024年第3期43卷 76-79页

作者：王旭东温阳王慧云秦丽温焕飞马宗敏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 中北大学仪器与电子学院山西太原030051

利用光偏转原理设计并实现了原子力显微镜(AFM)的光电检测系统,研究了影响光偏转噪声的影响因素。设计了新型螺旋式嵌套结构调节准直光斑,使激光发散角降低到0.053°,利用压电陶瓷特性设计了高精度三维调节结构,可以在α,β,γ方向... 详细信息

利用光偏转原理设计并实现了原子力显微镜(AFM)的光电检测系统,研究了影响光偏转噪声的影响因素。设计了新型螺旋式嵌套结构调节准直光斑,使激光发散角降低到0.053°,利用压电陶瓷特性设计了高精度三维调节结构,可以在α,β,γ方向精准调节偏转角度,36mm的聚焦焦距满足了小型化、集成化的设计目标。基于该高灵敏度光电检测系统的设计,AFM系统得到了清晰的硅材料表面台阶结构,系统分辨率达到了0.1nm,为今后的亚原子测量奠定了实验基础。

关键词：原子力显微镜光偏转准直调节压电陶瓷

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基于复合振动能量采集器的自供电无线传感微系统研究

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机械工程学报 2021年第8期57卷 57-64页

作者：薛晨阳张浩凌崔娟刘丹崔丹凤郑永秋中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

工业机械装备的在线实时状态监测和故障预警是保障工业生产安全、提高工业生产效率的重要手段。目前大多数机械装备的状态监测设备都存在体积大、功耗高的问题,并且依赖于电缆或化学电池供电,机动性、灵活性、环境适应性差。本文提出了... 详细信息

工业机械装备的在线实时状态监测和故障预警是保障工业生产安全、提高工业生产效率的重要手段。目前大多数机械装备的状态监测设备都存在体积大、功耗高的问题,并且依赖于电缆或化学电池供电,机动性、灵活性、环境适应性差。本文提出了一种基于复合振动能量采集器的高集成度自供电无线传感监测微系统,设计了压电-电磁-摩擦电三种发电方式复合的能量采集模块采集机械设备的振动能量,通过能源管理电路进行电能存储和整个系统供电。搭建了基于振动-温度高集成微纳传感芯片的环境信号采集及无线传输电路,并进行了低功耗电路设计。系统集成能源管理模块和传感电路模块后进行了采煤机状态监测测试。测试结果表明,该系统能够实时采集煤机装备的振动、温度信号并无线传输给上位机,同时也证明系统内的能量采集模块能够收集采煤机的振动能量并转换为电能带动传感电路模块工作,这将为工业物联网传感网络节点的自供电、无线化发展提供技术支持。

关键词：振动能量采集自供电传感监测无线传输能源管理

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无线激光传输系统收发电路的设计与实现

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仪表技术与传感器 2024年第4期 95-99页

作者：李谦庞俊奇刘瑞康赵中梁马宏帅张磊谭秋林中北大学微纳器件与系统教育部重点实验室省部共建动态测试技术国家重点实验室

针对航天发动机、涡轮机等旋转部件的温度测量系统中的信号传输问题,以850 nm波长的红外光为载体,设计了基于FPGA的无线激光通信的数据传输系统。该系统由转子端的光发射模块、定子端的光接收模块、地面可视化设备3部分组成。此外,在前... 详细信息

针对航天发动机、涡轮机等旋转部件的温度测量系统中的信号传输问题,以850 nm波长的红外光为载体,设计了基于FPGA的无线激光通信的数据传输系统。该系统由转子端的光发射模块、定子端的光接收模块、地面可视化设备3部分组成。此外,在前置放大电路中引入一个反馈电容,系统的开环增益曲线会增加一个极点做补偿以提升系统的稳定,并进行了仿真验证。在此基础之上,搭建实验系统对电路性能进行测试。通过仿真及实验验证,结果表明:设计的方案可以实现传输速率为40 Mbit/s的稳定传输,为旋转环境的动态监测技术中的无线数据传输提供了一种可行性方案。

关键词：数据传输无线激光通信 PIN等效模型光检测电路前置放大电路反馈电容

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一种高精度的柱温箱控制系统设计

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中国测试 2023年

作者：闫丹苏淑靖吴梦香郭杨盛亢叶飞中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室

针对柱温箱温度控制的非线性、时变问题，设计了一种高精度温度控制系统。控制系统软件上以温度偏差作为决策变量，较大温度偏差采用改进Bang-Bang温控策略，中等温度偏差采用模糊温控策略，微小温差采用模糊PID温控策略，硬件上以Corte... 详细信息

针对柱温箱温度控制的非线性、时变问题，设计了一种高精度温度控制系统。控制系统软件上以温度偏差作为决策变量，较大温度偏差采用改进Bang-Bang温控策略，中等温度偏差采用模糊温控策略，微小温差采用模糊PID温控策略，硬件上以Cortex-M3内核处理器为核心，结合温度采集电路以及温度控制电路。实验结果表明：温度稳态精度达到了预期设计目标，设定温度为40.00℃时，稳态误差在0.04℃以内，同时具有良好的抗干扰能力。

关键词：柱温箱温控复合温度控制方法改进Bang-Bang控制模糊控制 PID控制

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基于无透镜傅里叶变换数字全息的结构形貌测量

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光通信技术 2024年第5期48卷 91-96页

作者：张娅雅段俊萍张斌珍山西科技学院山西晋城048000 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

为了精确测量物体的形貌信息,提出了一种基于无透镜傅里叶变换数字全息的成像系统。首先,分析了无透镜傅里叶变换数字全息的成像原理,引入了倾斜平面校正方法;然后,搭建了成像系统平台,通过实验验证系统的成像性能。实验结果表明:系统... 详细信息

为了精确测量物体的形貌信息,提出了一种基于无透镜傅里叶变换数字全息的成像系统。首先,分析了无透镜傅里叶变换数字全息的成像原理,引入了倾斜平面校正方法;然后,搭建了成像系统平台,通过实验验证系统的成像性能。实验结果表明:系统的实际分辨率为57.02 lp/mm。测量结果的相对误差仅为3.95%,充分验证了该系统卓越的成像性能。

关键词：数字全息形貌测量相衬成像反射式成像无透镜傅里叶变换成像

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一种高精度量程自适应电导率检测电路

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国外电子测量技术 2023年第3期42卷 137-144页

作者：苏淑靖郭杨盛吴梦香亢叶飞闫丹李二赛中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

针对传统的水质检测、农业灌溉、金属材料工艺控制以及新兴的酒类鉴别,含盐量检测、药物提取等新型问题中,对电导率测量精度,测量范围的要求不断提高,要求电导率测量设备不仅要适用于实际生产应用中低电导率的测量,还需要兼顾高电导率... 详细信息

针对传统的水质检测、农业灌溉、金属材料工艺控制以及新兴的酒类鉴别,含盐量检测、药物提取等新型问题中,对电导率测量精度,测量范围的要求不断提高,要求电导率测量设备不仅要适用于实际生产应用中低电导率的测量,还需要兼顾高电导率的测量,且电导率测量精度需求越来越高。针对以上问题设计了一种高精度自校准量程自适应的电导率检测电路,通过电路将带有电导率信息的激励信号与未过电导池的参考激励信号进行互相关运算并由低通滤波器对其进行滤波得到与电导率相关的电压信号。正弦激励幅度可调电路与电导率测量电路中自动校准模块相互合作完成电路的自动校准、量程切换电路保证了电导率测量的宽量程、采用互相关算法降低电路噪声及去除电导池等效电容,弥补了传统电导率测量电路定量程、测量范围小、精度差的缺点。测试结果表明,电导率测量电路可以测量电导率范围为0~30000μS/cm,测量精度为0.01μS/cm,测量基线噪声为0.3 nS/cm。

关键词：互相关高精度自校准量程自适应电导率测量

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高旋环境下轴承内圈温度原位测试方法

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轴承 2023年

作者：郭喜明曹咏宏李晨中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室

针对燃气轮机高速轴承在运行过程中其内圈温度难以原位动态测量的问题，设计了一种基于贴片式铂热电阻温度传感器的高旋环境下轴承内圈温度原位测试方法。并搭建了高速轴承复合测试平台，对轴承内圈进行不同转速条件下的温度测量。当轴... 详细信息

针对燃气轮机高速轴承在运行过程中其内圈温度难以原位动态测量的问题，设计了一种基于贴片式铂热电阻温度传感器的高旋环境下轴承内圈温度原位测试方法。并搭建了高速轴承复合测试平台，对轴承内圈进行不同转速条件下的温度测量。当轴承内圈温度发生变化时会引起温度传感器敏感元件电阻值发生变化，然后利用惠斯通电桥高灵敏地采集电阻变化量并且将其转为电压变化量，微控制器接收到前置放大的电压信号后进行转换处理并实时存储，最后通过Matlab将存储的数据拟合为温度变化曲线。实验结果表明，该温度测试方法实现了轴承转速在0～10000r/min的模拟工况下的轴承内圈温度的原位测量。

关键词：原位测量温度传感器轴承温度高速旋转

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基于16×4阵元CMUT面阵的三维超声反射成像

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微纳电子技术 2023年第3期60卷 399-405页

作者：胡淑敏杨玉华裴毓何常德张国军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太原030051

为实现非接触式三维超声反射成像,搭建了基于16×4阵元电容式微机械超声换能器(CMUT)面阵的反射成像系统。利用面阵上单个阵元发射、所有阵元接收的方式对硅油中的铝块进行了三维成像测试。采用B模式及二次谐波两种成像算法分别对... 详细信息

为实现非接触式三维超声反射成像,搭建了基于16×4阵元电容式微机械超声换能器(CMUT)面阵的反射成像系统。利用面阵上单个阵元发射、所有阵元接收的方式对硅油中的铝块进行了三维成像测试。采用B模式及二次谐波两种成像算法分别对来自铝块的反射信号进行处理,获取被测物的三维图像及对应的二维切片。基于16×4阵元CMUT面阵的反射成像系统能够确定铝块的位置,实验B模式图像和二次谐波图像中铝块与换能器的距离重建偏差分别为3.63%及1.47%。该系统可实现对被测物的三维反射成像,且三维反射图像中被测铝块的表面清晰可见,重建偏差小,信噪比高。

关键词：电容式微机械超声换能器(CMUT) 微电子机械系统(MEMS) 超声反射成像 B模式成像谐波成像

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石英表面OTS自组装多层膜的制备及抗弛豫性能

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电镀与涂饰 2023年第9期42卷 59-67页

作者：方向前刘晓雅马宗敏中北大学动态测试技术国家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

采用浸没法在石英表面制备了十八烷基三氯硅烷(OTS)自组装多层膜,采用水接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和原子力显微镜(AFM)分析了不同浸没时间所得OTS多层膜的疏水性、成分和表面形貌,确定了较佳成膜时间为30 min。制备的OT... 详细信息

采用浸没法在石英表面制备了十八烷基三氯硅烷(OTS)自组装多层膜,采用水接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和原子力显微镜(AFM)分析了不同浸没时间所得OTS多层膜的疏水性、成分和表面形貌,确定了较佳成膜时间为30 min。制备的OTS多层膜均匀致密,厚度约为2.7 nm,水接触角为110.4°。采用AFM检测了OTS多层膜在不同温度下的能量耗散和弛豫率,结果显示两者随温度的升高均呈现先下降后上升的趋势,耗散量级是石蜡的10倍,弛豫率为石蜡的3~4倍,说明制备的OTS多层膜在较低温度(25~60℃)下具有一定的抗弛豫性能,但不如石蜡。

关键词：十八烷基三氯硅烷自组装多层膜石英能量耗散抗弛豫性能

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电容式微机械超声换能器的声学封装方法

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微纳电子技术 2023年第12期60卷 1989-1995页

作者：卢小星何常德党荣崔建功张国军王任鑫杨玉华贾利成张文栋中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

针对水下超声检测的迫切应用需求,提出了一种电容式微机械超声换能器(CMUT)水密封装方法,选用聚氨酯(PU)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)完成了CMUT封装。对封装后的CMUT主要性能参数进行测试和对比得出,PU和PDMS封装后的CMUT中心工作频率分别约... 详细信息

针对水下超声检测的迫切应用需求,提出了一种电容式微机械超声换能器(CMUT)水密封装方法,选用聚氨酯(PU)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)完成了CMUT封装。对封装后的CMUT主要性能参数进行测试和对比得出,PU和PDMS封装后的CMUT中心工作频率分别约为1.75和2.05 MHz,3 dB相对带宽比分别达到了97.14%和92.68%,展示出优异的宽频带特性。PU封装的CMUT最大发射电压响应和接收灵敏度较PDMS封装的CMUT分别高出0.14和1.21 dB,且其输出声压能力在1~20 cm范围内高于PDMS封装的CMUT。该研究结果验证了两种材料封装的CMUT都能够满足水下超声检测应用要求,为CMUT水密封装方法优化提供了理论和实验依据。

关键词：电容式微机械超声换能器(CMUT) 微电子机械系统(MEMS) 水下超声检测水密封装聚氨酯(PU) 聚二甲基硅氧烷(PDMS)

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