检索结果-内蒙古大学图书馆

微纳电子技术 2022年第7期59卷 665-671,724页

作者：魏慧芬穆继亮耿文平丑修建中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

研究了基于铌酸锂压电单晶薄膜悬臂梁的微电子机械系统(MEMS)振动传感器的结构设计和加工工艺,并在宽频带和宽温度范围条件下对传感器进行了输出性能测试。结果表明,所制备的传感器固有频率接近于设计的目标频率;输出电荷呈正弦波形且... 详细信息

研究了基于铌酸锂压电单晶薄膜悬臂梁的微电子机械系统(MEMS)振动传感器的结构设计和加工工艺,并在宽频带和宽温度范围条件下对传感器进行了输出性能测试。结果表明,所制备的传感器固有频率接近于设计的目标频率;输出电荷呈正弦波形且其振幅随着振动加载加速度的幅值线性增长;当加载加速度为10g、频率为20~2200 Hz时,传感器的输出电荷比较平稳;传感器在70℃时的平均输出电荷较常温条件下的提升了19.6%;在-40℃时平均输出电荷虽下降了18%,但仍保持良好的电荷输出水平,体现了该振动传感器的鲁棒性。所研究开发的MEMS振动传感器制备工艺简单、输出特性高,在高频微振动监测方面具有较好的应用前景。

关键词：微电子机械系统(MEMS) 振动传感器双悬臂梁铌酸锂单晶鲁棒性

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爆炸冲击波集合分解排列熵时变峰值降噪算法

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探测与控制学报 2024年第1期46卷 90-95,113页

作者：杜桂云崔春生杨志飞刘双峰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 中北大学电气与控制工程学院山西太原030051

针对实测的爆炸冲击波信号中含有大量的噪声信号,严重影响冲击波超压峰值与正压时间的判读以及比冲量的计算等问题,提出了基于完全集合经验模式分解(CEEMDAN)与排列熵(MPE)的时变窗长时频峰值滤波的爆炸冲击波降噪算法,通过构造不同比... 详细信息

针对实测的爆炸冲击波信号中含有大量的噪声信号,严重影响冲击波超压峰值与正压时间的判读以及比冲量的计算等问题,提出了基于完全集合经验模式分解(CEEMDAN)与排列熵(MPE)的时变窗长时频峰值滤波的爆炸冲击波降噪算法,通过构造不同比例距离下的含噪冲击波信号模型和实测数据来进行研究与验证。原始爆炸冲击波数据经CEEMDAN分解为若干个本征模态分量(IMFs);并以IMFs的MPE值作为分类指标,将IMFs分量划分为需滤波和存留两个类别,对含噪模型与实测数据进行降噪处理实验,将降噪处理后的IMFs分量和剩余的IMFs重构。试验结果表明,与贝塞尔低通数字滤波器、CEEMDAN降噪算法相比,该方法能够去除信号中含有的高频噪声,获得较好的降噪指标;同时尽可能地保留了信号中的尖峰与突变信息,是比较理想的爆炸冲击波信号降噪算法。

关键词：爆炸冲击波完全集合经验模式分解排列熵降噪

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簇首优选改进算法设计及其网络能耗影响研究

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电子测量技术 2022年第18期45卷 173-178页

作者：冯程鹏何汇成邹杰穆继亮中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

无线传感网络是由大量传感节点构成的分布式自组织网络,而传感节点采用电池供电,其有限的能量严重影响了网络的生存周期。本文提出了一种新的异构感知路由协议(ED-SEP),该协议在分簇阶段综合考虑节点的剩余能量和覆盖半径范围内邻居节... 详细信息

无线传感网络是由大量传感节点构成的分布式自组织网络,而传感节点采用电池供电,其有限的能量严重影响了网络的生存周期。本文提出了一种新的异构感知路由协议(ED-SEP),该协议在分簇阶段综合考虑节点的剩余能量和覆盖半径范围内邻居节点的疏密程度及与基站的相对距离大小,从而选举出更具优势的簇首。采用MATLAB仿真分析了ED-SEP协议在改变基站位置和节点初始能量下的性能表现,并与稳定选举协议SEP、E-SEP进行比较。结果表明:通过改变网络中的参数,ED-SEP协议的网络稳定期相比SEP协议和E-SEP协议分别提高了29.6%和25.7%,基站的数据接收量达到了E-SEP协议的近3倍,有效提高了网络的能量利用率,极大地改善了无线传感网络的性能。

关键词：无线传感器网络 SEP协议剩余能量邻居节点能耗均衡

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基于FPGA的深度可分离卷积加速器研究

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计算机测量与控制 2024年第5期32卷 267-273页

作者：画芊昊李博杜宸罡中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

设计了一种基于FPGA的低功耗深度可分离卷积加速核;根据PW卷积和DW卷积计算中的共性,采用一种固定乘法阵列通过改变特征和权重输入数据流的方式实现两种卷积的计算结构,最大化DSP的利用率;针对8位非对称量化中符号位可能会溢出的问题,... 详细信息

设计了一种基于FPGA的低功耗深度可分离卷积加速核;根据PW卷积和DW卷积计算中的共性,采用一种固定乘法阵列通过改变特征和权重输入数据流的方式实现两种卷积的计算结构,最大化DSP的利用率;针对8位非对称量化中符号位可能会溢出的问题,采用符号位单独处理的方法重新封装了双乘法器结构;通过层内7级流水结构保证每个周期数据处理的并行度;在Zynq UltraScale+系列FPGA上成功部署了加速结构;经实验测试,提出的加速结构在提高网络推理速度的同时降低了片上资源的依赖度和整体功耗,原生MobilenetV2在所提FPGA加速器上的平均吞吐率高达130.6 GOPS且整体功耗只有4.1 W,满足实时边缘计算的要求;相比其他硬件平台,能效比有明显提升;与FPGA上的同类型加速器相比,在性能密度(GOPS/LUT)、功率效率(GOPS/W)和DSP效率(GOPS/DSP)上均有优势。

关键词： FPGA 硬件加速器卷积神经网络非对称量化 Mobilenet

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基于视觉的AUV末端回收导引方法研究

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计算机测量与控制 2024年第9期32卷 299-306页

作者：普勇博齐向东张海龙张涛中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

水下自主无人潜航器(AUV,autonomous underwater vehicle)由于其独特的高速、低阻、低噪等优势,是如今探索海洋的有力依托;作为自主式机器人,AUV如何自行导航回收至对接站是研究中的重要环节;依托于实验室独创的四桨无舵矢量推进型AUV,... 详细信息

水下自主无人潜航器(AUV,autonomous underwater vehicle)由于其独特的高速、低阻、低噪等优势,是如今探索海洋的有力依托;作为自主式机器人,AUV如何自行导航回收至对接站是研究中的重要环节;依托于实验室独创的四桨无舵矢量推进型AUV,通过改进Canny边缘检测,采用自适应阈值方法动态调整轮廓,在阈值最优时采用最小外接圆方法确定圆心;经Unity3D仿真和水池试验可知,该方法简单实用,鲁棒性强,且相比于传统的AUV形式以及传统的图像识别方法,该新型AUV在基于单目视觉的自适应阈值分割检测方法下,水下末端导引对接精度(优于20 cm)和对接成功率(大于80%)上均得到了大幅度的提高,在实际应用中对AUV能源补给、数据下载/上传、设备检修等具有重要的应用价值。

关键词：新型AUV 回收对接 Unity3D仿真自适应阈值单目视觉图像处理

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涡流检测中的可调带通滤波器设计

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自动化与仪器仪表 2024年第4期 206-210,215页

作者：高源张志杰中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

涡流检测作为一种常用的金属表面缺陷检测方法,其一般包括单线圈激励、单线圈接收,单线圈激励、多线圈接收,或者多线圈激励、多线圈接收等几种检测方式。但是在同频激励下,接收线圈的信号通常很微弱并且伴随着很强的背景噪声,因此需要... 详细信息

涡流检测作为一种常用的金属表面缺陷检测方法,其一般包括单线圈激励、单线圈接收,单线圈激励、多线圈接收,或者多线圈激励、多线圈接收等几种检测方式。但是在同频激励下,接收线圈的信号通常很微弱并且伴随着很强的背景噪声,因此需要对采集到的接收线圈信号进行滤波处理。本文采用频带分段方式和多路复用思想,利用低噪声和低失真运放THS4011和THS4012分别设计了二阶无限增益多路反馈型(MFB)和二阶双运放型(DABP)两种可调频的有源带通滤波器。仿真和实验测试结果表明,所设计两种滤波器的通频带宽均为1 kHz~1 MHz,且均可实现在通频带范围内任意调节中心频率。二者均可适用于复杂涡流检测场景下不同的带通滤波需求。

关键词：涡流检测有源滤波器可调带通滤波无限增益多路反馈双运放

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基于SSA-模糊PID的AUV姿态控制研究

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计算机测量与控制 2024年第5期32卷 144-150页

作者：王景楠齐向东刘丹中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

针对AUV高精度、高稳定性姿态控制的提升需求,提出一种结合麻雀算法(SSA)和模糊PID控制的姿态控制器;采用麻雀算法对模糊PID控制器参数进行优化,并将寻优后模型用于算法的反馈补偿,有效解决了模糊PID控制过度依赖经验,难以应对水下复杂... 详细信息

针对AUV高精度、高稳定性姿态控制的提升需求,提出一种结合麻雀算法(SSA)和模糊PID控制的姿态控制器;采用麻雀算法对模糊PID控制器参数进行优化,并将寻优后模型用于算法的反馈补偿,有效解决了模糊PID控制过度依赖经验,难以应对水下复杂工况的问题;仿真结果表明,SSA-模糊PID控制器在AUV姿态调节中表现出较传统模糊PID控制器更好的响应速度和抗干扰能力,有效改善了AUV姿态控制性能;经实际应用验证,控制器在复杂工况下可快速收敛至期望姿态并维持稳定。

关键词：自主水下航行器(AUV) 姿态控制麻雀算法(SSA) 模糊PID 控制优化

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氢电转换装置旋转部件材料选取及性能分析

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中国测试 2024年第1期50卷 100-105,137页

作者：张昆马铁华陈昌鑫李冰冰赵亮王珲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 中北大学电气与控制工程学院山西太原030051

针对氢燃料高速旋转磁流体发电的氢电转换装置核心旋转部件设计需求,在SolidWorks旋转部件建模基础上,采用Workbench Static Structural对6061铝合金、304不锈钢、AZ3B镁合金以及TC4钛合金四种备选材料在正常工作状态下的最大应变、等... 详细信息

针对氢燃料高速旋转磁流体发电的氢电转换装置核心旋转部件设计需求,在SolidWorks旋转部件建模基础上,采用Workbench Static Structural对6061铝合金、304不锈钢、AZ3B镁合金以及TC4钛合金四种备选材料在正常工作状态下的最大应变、等效应力以及静强度许用安全系数求解和对比分析。同时,为防止共振现象对整个装置造成损坏,运用Workbench Modal分别对四种材料进行模态分析。研究结果表明:6061铝合金更能满足氢燃料高速旋转磁流体发电装置的性能需求。旋转部件的材料及性能是氢燃料高速旋转磁流体发电装置结构的优化设计、发电效率的重要影响因素。

关键词：旋转部件选材静力学分析模态分析安全系数

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用于地下未爆弹探测的频域电磁传感器设计

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舰船电子工程 2024年第1期44卷 214-219页

作者：刘孝天张志杰中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

未爆弹药通常位于地表以下,探测过程复杂,干扰多。利用频率域电磁法探测未爆弹时,需考虑激励和接收线圈之间的相互耦合。论文利用关于一次场对称的接收结构,使流入和流出接收线圈的磁通相互抵消,从而减小一次场对响应的影响。通过仿真... 详细信息

未爆弹药通常位于地表以下,探测过程复杂,干扰多。利用频率域电磁法探测未爆弹时,需考虑激励和接收线圈之间的相互耦合。论文利用关于一次场对称的接收结构,使流入和流出接收线圈的磁通相互抵消,从而减小一次场对响应的影响。通过仿真研究了各接收线圈的响应信号,提出了基于传感器的水平和竖直定位方法。最后参照仿真尺寸搭建实验平台,对三种不同尺寸的未爆弹药的探测深度可达1.2 m。验证了水平定位方法的可行性,竖直定位误差在10 cm以内。

关键词：频域电磁法未爆弹电磁传感器主场耦合

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无线传感网LEACH协议的改进方法

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信息技术 2024年第3期48卷 16-21页

作者：何汇成高欣穆继亮中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

为解决传统LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)协议网络节点能量消耗高、存活数量少和生存寿命短等问题,提出了一种LEACH-AD改进方案。该算法引入最优簇头比率P值、加入距离因子、剩余能量因子和密度因子等因素更新的阈... 详细信息

为解决传统LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)协议网络节点能量消耗高、存活数量少和生存寿命短等问题,提出了一种LEACH-AD改进方案。该算法引入最优簇头比率P值、加入距离因子、剩余能量因子和密度因子等因素更新的阈值公式进行分簇以及簇间的传输。实验结果表明,改进后的LEACH-AD协议在首个死亡节点、10%死亡节点以及全部死亡节点分别比原LEACH协议延长138轮、195轮、628轮。在能量消耗方面比原LEACH协议多持续了631轮,改进后的路由协议减少了网络节点的能量消耗量,从而有效延长了无线网络与传感节点的工作时间,这对无线监测系统的研究与开发意义重大。

关键词：无线传感网分簇路由协议阈值公式网络剩余能量网络存活节点数

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