检索结果-内蒙古大学图书馆

电子技术应用 2025年第2期51卷 102-107页

作者：吴帅琦何常德孙帅文卢小星张国军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

为实现基于电容式微机械超声换能器(CMUT)阵列探头的多通道脉冲发射、数据采集、存储、传输与分析,设计了一款基于PXIe总线的32通道的超声收发一体板卡。该板卡采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)作为主控制器,具备发射和接收两种工作模式... 详细信息

为实现基于电容式微机械超声换能器(CMUT)阵列探头的多通道脉冲发射、数据采集、存储、传输与分析,设计了一款基于PXIe总线的32通道的超声收发一体板卡。该板卡采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)作为主控制器,具备发射和接收两种工作模式,通过T/R开关切换,在发射模式下,驱动CMUT阵列探头发射超声波信号,在采集模式下,接收CMUT的模拟回波信号,并由ADC转换成14位的数字信号,编帧打包经DDR3缓存,通过PXIe接口传输至PC。对系统硬件电路和FPGA逻辑设计作了阐述,并通过驱动CMUT线阵,对亚力克板进行测试。测试结果表明,该板卡的设计满足CMUT阵列探头的使用需求,而且该系统可拓展更多通道。该板卡为精细化的超声影像检测、无损检测提供了硬件支持。

关键词： FPGA PXIe CMUT 多通道数据采集超声成像系统

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基于256阵元环形阵列的乳腺反射成像系统设计

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中北大学学报(自然科学版) 2025年第2期46卷 230-236页

作者：胡淑敏杨玉华吴菲裴毓张国军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

超声断层成像作为一种新兴的乳腺癌影像学检测手段,具有无辐射、低成本的优点。现有的乳腺超声成像系统所用阵列多为线型阵列,获取完整被测切片图像需要依靠机械移动或旋转,在实际操作中存在一定的困难和误差。本文设计了一种基于256阵... 详细信息

超声断层成像作为一种新兴的乳腺癌影像学检测手段,具有无辐射、低成本的优点。现有的乳腺超声成像系统所用阵列多为线型阵列,获取完整被测切片图像需要依靠机械移动或旋转,在实际操作中存在一定的困难和误差。本文设计了一种基于256阵元环形阵列的反射式超声成像系统,将常见的B模式成像应用于环形阵列成像的同时,给出了环形阵列背景下时间反转成像算法的实现方法。通过仿真实验和乳房体模实测,初步验证了该基于环形阵列的反射超声断层成像系统的可行性。实验结果表明,与B模式成像相比,时间反转成像结果中尺寸重建偏差最大可降低24.4%。另外,通过人体手臂测试实验证明了该方法在人体多部位测试的可行性。本文研究成果为基于环形阵列的超声成像系统的搭建提供了理论依据和技术支持。

关键词：超声反射断层成像 k-Wave 环形阵列时间反转

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基于近红外漫射光谱的多通道乳腺组织血氧监测系统及其校准方法

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中国医疗设备 2025年第2期40卷 6-12,23页

作者：孙王玮徐舒宁王珺琪吴旭升桂志国尚禹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

目的设计一套乳腺血氧监测系统,并探究校准算法,确保其能准确反映乳腺组织的血氧饱和度。方法基于近红外漫射光谱技术设计一套三波长(660、805和904 nm)四通道乳腺血氧监测系统;采用与人体吸收和散射特性相近的固态仿体作为校准工具,设... 详细信息

目的设计一套乳腺血氧监测系统,并探究校准算法,确保其能准确反映乳腺组织的血氧饱和度。方法基于近红外漫射光谱技术设计一套三波长(660、805和904 nm)四通道乳腺血氧监测系统;采用与人体吸收和散射特性相近的固态仿体作为校准工具,设计校准算法;针对每个通道光源-探测器远、近两端光强值,利用实验所得标准值作为参考,并通过调整各通道的光强值参数,实现血氧仪校准。结果实验结果显示,固态仿体的吸收系数与不同通道的光强值均具有良好的线性关系(R^(2)>0.98,P<0.001)。Bland-Altman分析显示,校准后的自制血氧仪与商用血氧仪在大多数测量点的差异落在95%一致性界限内,无显著系统偏差。结论本研究开发的系统及校准算法是近红外漫射光乳腺疾病早期监测的必需步骤。实验证实,该方法提高了血氧测量的精确性,为医疗诊断和治疗提供了参考依据。

关键词：近红外漫射光谱组织血氧饱和度多通道无创仿体校准

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基于蓝牙通信的多路采集系统设计

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计算机测量与控制 2025年第1期33卷 204-210页

作者：周杰张晓明杜江波邱江涛中北大学电子测试技术国家重点实验室太原030051 中北大学仪器与电子学院太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 淮海工业集团有限公司山西长治046012

针对磁、惯性等传感器在转台标定及温箱试验过程中存在有线串口传输存在连接复杂、数据传输干扰严重以及受设备限制使得数据无法传输的问题进行了研究,设计了一套基于蓝牙通信技术的低功耗多路数据采集系统;该系统采用8路12位的模拟信... 详细信息

针对磁、惯性等传感器在转台标定及温箱试验过程中存在有线串口传输存在连接复杂、数据传输干扰严重以及受设备限制使得数据无法传输的问题进行了研究,设计了一套基于蓝牙通信技术的低功耗多路数据采集系统;该系统采用8路12位的模拟信号采集电路和3路数字信号采集电路,并通过混合编帧的设计将不同传输速率的传感器数据进行存储和传输,该系统采集通道可灵活配置和快速切换,可接收RS-232、RS-422和RS-485串口通信,实现了多路传感器数据的无线通信传输;试验结果表明,在转台试验和温箱试验环境下其数据有效传输距离能够达到6米左右,传输速率可达50 kbps,丢帧率低于0.1%,满足了在有线串口连接传输距离不够、受干扰严重情况下的应用,简化和改进了传统有线串口通信方式。

关键词：传感器蓝牙多路采集无线通信传输速率混合编帧

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用于激光反射镜面调节的双电机控制系统设计

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中国测试 2025年第2期51卷 112-117,139页

作者：王攀冯宇陈昌鑫王丽君周炳王海洋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 华北水利水电大学机械学院河南郑州450045

针对激光反射镜面水平旋转和俯仰调节的角度控制需求,建立双电机控制系统模型,设计以STM32作为主控芯片、USART和RS485作为通信方式的硬件结构,开发LabVIEW上位机软件,搭建舵机SM40BL控制俯仰角度、电机HT-S-4315控制水平旋转角度的实... 详细信息

针对激光反射镜面水平旋转和俯仰调节的角度控制需求,建立双电机控制系统模型,设计以STM32作为主控芯片、USART和RS485作为通信方式的硬件结构,开发LabVIEW上位机软件,搭建舵机SM40BL控制俯仰角度、电机HT-S-4315控制水平旋转角度的实验平台,分析并验证不同PID参数下的控制效果。实验结果表明:当舵机SM40BL的PID参数为K_(p)=30、K_(i)=4、K_(d)=30且电机HT-S-4315的参数为位置环K_(p)=1、速度环K_(p)=5、K_(i)=1时,系统在俯仰方向和水平方向的最大角度误差分别为3.3%、1.1%。双电机控制系统通过PID控制算法实现对激光反射镜面的水平旋转和俯仰角度调节,进而实现激光光束的反射,对光束指向控制具有重要意义。

关键词：反射镜面调节水平旋转和俯仰角度调节 PID控制双电机控制

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基于悬浮式H型石墨烯的纳机电加速度计设计

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测试技术学报 2025年第2期39卷 138-147页

作者：谷妍霞刘文耀李伟杨泽宇田昊源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

石墨烯因超薄的薄膜厚度和优异的电学、机械性能成为纳机电系统领域膜材料的理想选择,在传感领域有极大的应用潜力。现有的二维材料纳机电加速度传感器尽管表现出小体积优势,但器件灵敏度亟需提升。提出了基于悬浮式H型石墨烯-质量块的... 详细信息

石墨烯因超薄的薄膜厚度和优异的电学、机械性能成为纳机电系统领域膜材料的理想选择,在传感领域有极大的应用潜力。现有的二维材料纳机电加速度传感器尽管表现出小体积优势,但器件灵敏度亟需提升。提出了基于悬浮式H型石墨烯-质量块的纳机电加速度谐振器结构,探究了H型石墨烯的特性。仿真了H型石墨烯薄膜尺寸、质量块尺寸对谐振频率的影响,确定了石墨烯谐振器的尺寸。通过梁与质量块交界处的传感动力学分析,解释了谐振器灵敏度提升与应力分布的关联机制。最终,传感器位移灵敏度达到47.30 nm/nN,与体积相同的传统悬浮式石墨烯加速度计相比,不增加质量块尺寸,灵敏度可提高3.76倍,品质因数可提升2.46倍。该设计为加速度计、陀螺仪、位移传感等低成本、高灵敏度、超小型化纳米机械传感器的性能改进提供参考。

关键词：悬浮石墨烯力学特性有限元法高灵敏加速度计纳机电系统

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用于仿植物生长机器人的压力、流量双闭环液驱系统

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舰船电子工程 2025年第3期45卷 217-221页

作者：黄鹏高晋阳田思雨马欣瑜马子毓中北大学动态测试技术国家重点实验室太原030051 中北大学山西省先进制造技术重点实验室太原030051

软体机器人柔顺性高,适应性强,被广泛应用于医疗、生物、工业和可穿戴设备等领域。仿植物尖端生长机器人是一种新型软体机器人,其原理是依靠尖端外翻实现前进,目前的研究大都依靠气压驱动。流体介质中的液体和气体清洁无污染、易于获得... 详细信息

软体机器人柔顺性高,适应性强,被广泛应用于医疗、生物、工业和可穿戴设备等领域。仿植物尖端生长机器人是一种新型软体机器人,其原理是依靠尖端外翻实现前进,目前的研究大都依靠气压驱动。流体介质中的液体和气体清洁无污染、易于获得且成本低,但是气体重量轻导致承载力有限,而液体驱动相对于气体驱动能产生更大的承载力,因此论文将注射泵作为系统的动力源,将水作为介质,设计了一种注射泵水源驱动系统,可用于仿植物生长机器人的驱动。开发了压力、流量PID双闭环控制系统,可以对机器人的驱动力和运动速度进行调控。系统中设置两台注射泵,一台注射泵主要用于提供流量;另一台注射泵作为压力调节器对系统水压进行微调。STM32单片机作为系统的控制核心,采集水压和水流量数据,并将其作为反馈控制注射泵系统的运行。Matlab接收单片机采集的数据并实时绘制,便于观测。

关键词：仿植物生长机器人注射泵液压驱动 PID控制压力传感器流量传感器

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远程激光诱导击穿光谱金属定性定量分析研究

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中国激光 2025年第6期 319-329页

作者：曹溪源骆益凡赵阳阳张嘉旭李楠中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室中北大学仪器与电子学院

激光诱导击穿光谱技术（LIBS）在远距离探测中的实验参数优化和定量分析能力对于远程LIBS探测至关重要。选取铜镍镁铝合金，利用伽利略式可变焦远程LIBS探测系统在0.5～5.0 m范围内开展了延迟时间、激光能量等关键参数对LIBS信号的影响... 详细信息

激光诱导击穿光谱技术（LIBS）在远距离探测中的实验参数优化和定量分析能力对于远程LIBS探测至关重要。选取铜镍镁铝合金，利用伽利略式可变焦远程LIBS探测系统在0.5～5.0 m范围内开展了延迟时间、激光能量等关键参数对LIBS信号的影响研究，评估了远程LIBS的定量分析能力。结果表明，在探测延时0～5000 ns范围内等离子体特征谱线强度整体呈现下降趋势，当激光能量由20 mJ增加至250 mJ时谱线强度整体呈现增大趋势，并且随着探测距离的增加，谱线强度近似呈指数衰减。选用不同元素含量的合金铝靶开展了远程LIBS定量分析实验，不同距离下定标曲线的相关系数均超过0.989。采用多元线性回归法预测盲样铝元素含量的误差均小于4%，证明了该系统在5.0 m探测范围内均具有良好的定性定量分析能力。研究表明LIBS在远程原位探测领域中具有巨大的应用潜力。研究结果为LIBS远程探测参数的设置与优化提供了实验依据和数据支撑。

关键词：激光诱导击穿光谱技术远程探测时间延迟激光能量定量分析

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基于ANSYS的压电式声发射传感器设计与仿真

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测控技术 2025年第2期44卷 26-31页

作者：吕鹏飞王宇龙翟成瑞张彦军中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室中国兵器工业信息中心

声发射传感器是声发射检测系统的关键部分，是感知损伤信号的首要部件。针对传统有限元法在声发射传感器分析中只关注压电陶瓷的不足，运用ANSYS软件建立了一种新的声发射传感器简化模型。通过计算得出谐振频率为150 kHz的声发射传感器... 详细信息

声发射传感器是声发射检测系统的关键部分，是感知损伤信号的首要部件。针对传统有限元法在声发射传感器分析中只关注压电陶瓷的不足，运用ANSYS软件建立了一种新的声发射传感器简化模型。通过计算得出谐振频率为150 kHz的声发射传感器特定元件的主要参数，基于电场和结构场的双向耦合，对结构进行静态、模态和谐响应分析，并对封装完成的传感器进行标定。结果表明，该方法具有一定的可行性，对压电式声发射传感器的研制有一定的参考意义。

关键词：声发射压电陶瓷声匹配层有限元分析

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基于LVDS的数据传输系统优化

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集成电路与嵌入式系统 2025年第5期25卷 45-51页

作者：宿家豪焦新泉杨志文李少茜周江中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 火装驻北京地区第七军事代表室北京100076

网络时代数据量激增,对数据传输技术提出了更高的要求,特别是在传输速度、稳定性和可靠性方面。传统的单通道LVDS数据传输系统在长距离传输时,其传输速率往往只有几百Mb/s,难以满足数据高速传输的要求。因此,本文提出了一个综合性优化方... 详细信息

网络时代数据量激增,对数据传输技术提出了更高的要求,特别是在传输速度、稳定性和可靠性方面。传统的单通道LVDS数据传输系统在长距离传输时,其传输速率往往只有几百Mb/s,难以满足数据高速传输的要求。因此,本文提出了一个综合性优化方案:在硬件方面采用两组四通道LVDS芯片作为数据的高速接口,实现了八通道LVDS传输,提高了数据的传输速率,但是速率提升的同时,在串扰和电磁干扰作用下产生误码的概率也在增大,因此需要配合LVDS专用的数据驱动器和电缆均衡器系统的抗干扰能力和长距离传输能力。另外,在软件逻辑中引入RS编解码技术,实现了在一定范围内的纠错,配合自动重传技术和CRC校验提高了数据传输的可靠性。经过多次试验,该设计最终可以实现在80 m双绞线屏蔽电缆下4000 Mb/s的零误码传输。

关键词： LVDS RS编码 CRC校验自动重传请求多通道LVDS传输

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