检索结果-内蒙古大学图书馆

光子学报 2024年第5期53卷 149-157页

作者：李文豪贾平岗王军薛波万顺侯凯耀熊继军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太原030051

基于微机电系统技术设计制备了一种微型化光纤法布里-珀罗传感器,具备高灵敏度和可批量制造的特点。传感器内部的法珀腔由刻蚀后的SOI晶圆与BF33玻璃阳极键合而成,传感器敏感膜片采用了绝缘衬底上的单晶硅材料。采用激光精细切割技术对... 详细信息

基于微机电系统技术设计制备了一种微型化光纤法布里-珀罗传感器,具备高灵敏度和可批量制造的特点。传感器内部的法珀腔由刻蚀后的SOI晶圆与BF33玻璃阳极键合而成,传感器敏感膜片采用了绝缘衬底上的单晶硅材料。采用激光精细切割技术对传感器单元进行独立分离,使得单个传感器的整体外径仅为400μm,高度为220μm。在此基础上,搭建了信号解调实验平台,并对传感器的感压特性进行了详尽测试。测试结果显示,在0~50 kPa的压力范围内,传感器的压力灵敏度可达到18.5 nm/kPa,最大非线性度为0.47%,重复性为0.18%,迟滞为0.18%。此外,该传感器具有体积小、灵敏度高、电磁兼容、生物兼容以及稳定性强等优点,在生物医学和医疗领域具备巨大的商业转化价值。

关键词：光纤传感器法布里-珀罗微型化压力测量微机电系统

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多光谱雷达-红外兼容超宽带隐身超表面

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光学学报 2024年第20期44卷 260-268页

作者：王佳云康晋峰屈增段俊萍张斌珍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

随着目标隐身的需求日益增长,以及多光谱结合探测技术的应用越来越广泛,对多光谱结合隐身技术的研究显得尤为紧迫。本文提出并制备了一种基于高集成度超表面的超宽带多光谱隐身材料,并对其进行了测试。该材料由雷达吸波层和红外屏蔽层组... 详细信息

随着目标隐身的需求日益增长,以及多光谱结合探测技术的应用越来越广泛,对多光谱结合隐身技术的研究显得尤为紧迫。本文提出并制备了一种基于高集成度超表面的超宽带多光谱隐身材料,并对其进行了测试。该材料由雷达吸波层和红外屏蔽层组成,能够在雷达频段4.16~23.15 GHz范围内实现超过90%的电磁屏蔽,雷达散射截面(RCS)缩减达到-10 dB以上。同时,在红外频段3~14μm范围内,该材料的红外发射率低于0.3。通过等效电流分布和等效电路模型对超表面的工作原理进行了分析,并探讨了其工作性能的角度稳定性。此外,制备样品的实验测试结果与仿真计算结果相吻合。

关键词：表面光学超表面多光谱雷达隐身红外隐身超宽带

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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52卷 311-321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山西太原030051 中北大学仪器与电子学院山西太原030051

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... 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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100 GHz双频带通腔体滤波器的设计及制作工艺研究

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传感技术学报 2024年第3期37卷 416-422页

作者：冯伟雷程秦瑞杰张斌珍段俊萍熊继军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

针对当前双频或多频带通滤波器主要以30 GHz以内的工作范围为主,在高频毫米波范围内以单频超宽带设计为主这一现象,设计出一款可以在100 GHz~103 GHz工作范围内存在两个超窄带工作带宽的双频腔体滤波器。两个工作频段分别为100.67 GHz~1... 详细信息

针对当前双频或多频带通滤波器主要以30 GHz以内的工作范围为主,在高频毫米波范围内以单频超宽带设计为主这一现象,设计出一款可以在100 GHz~103 GHz工作范围内存在两个超窄带工作带宽的双频腔体滤波器。两个工作频段分别为100.67 GHz~101.36 GHz和102.67 GHz~102.78 GHz,与之对应的相对带宽分别为0.68%和0.11%。所设计腔体滤波器采用UV-LIGA工艺完成其样品的制备,并使用由矢量网络分析仪和扩频模块所搭建的测试平台完成测试,经测试,相对带宽的绝对误差分别为0.19%和0.02%。

关键词：腔体滤波器双频 UV-LIGA工艺非谐振节点超窄带

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基于石英MEMS技术的光纤法布里-珀罗高温压力传感器

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光子学报 2022年第6期51卷 204-213页

作者：李加顺贾平岗王军刘佳安国文熊继军中北大学仪器与电子学院动态测试技术省部共建国家重点实验室太原030051

提出并实验验证了一种全石英光纤法布里-珀罗高温动态压力传感器,利用MEMS技术及三层石英玻璃高温热压键合技术实现了传感器敏感单元的批量化制造。为了减小传感器的温度系数,将敏感单元、中空石英管及镀金光纤通过CO_(2)激光熔接技术... 详细信息

提出并实验验证了一种全石英光纤法布里-珀罗高温动态压力传感器,利用MEMS技术及三层石英玻璃高温热压键合技术实现了传感器敏感单元的批量化制造。为了减小传感器的温度系数,将敏感单元、中空石英管及镀金光纤通过CO_(2)激光熔接技术进行熔接,从而实现全石英结构光纤压力传感器的制作。对制作的传感器进行了高温静压及常温动压测试,高温静压实验结果表明传感器能在800℃,1 MPa温压环境下正常工作,且传感器表现出了良好的高温稳定性及超低温度系数(0.069 nm/℃)。常温动压测试结果表明传感器能实现2 kHz的动态压力测量。由于该种传感器具有全石英无胶粘结构,可批量化制造敏感单元以及超低温度系数的优点,使得该种全石英光纤法布里-珀罗动态压力传感器在高温环境下的动态压力测量领域具有潜在的应用潜力。

关键词：光纤传感器法布里-珀罗干涉石英压力测量

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圆形降落伞最快下降系统设计

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兵器装备工程学报 2024年第3期45卷 42-49页

作者：徐乐乐张国军张文栋王宇通柳燕陈佳钰中北大学仪器与电子学院太原030051 省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

为确保配有圆形降落伞的物体在空中定点下落时实现以最短时间安全落地,提出了一种降落伞在空中多次打开和关闭的下降方法,降落伞每次打开或者关闭都由控制系统控制;同时设计出了适合圆形降落伞空中多次打开关闭的开关伞机械结构。在控... 详细信息

为确保配有圆形降落伞的物体在空中定点下落时实现以最短时间安全落地,提出了一种降落伞在空中多次打开和关闭的下降方法,降落伞每次打开或者关闭都由控制系统控制;同时设计出了适合圆形降落伞空中多次打开关闭的开关伞机械结构。在控制系统中,算法可以根据物体即将下落时的高度、圆形降落伞可承受的最大下落速度、圆形降落伞下落的安全速度,计算出物体需要打开或者关闭圆形降落伞的时间点,控制系统可以使圆形降落伞定时打开或者关闭。通过仿真得出了下落高度和下落速度情况,结果表明,所提方法可以确保配有圆形降落伞的物体在最短时间内安全着落。

关键词：圆形降落伞控制系统机械结构安全速度最短时间

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Au/CeO_(2)(111)表面吸附的电荷转移特性

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物理学报 2025年第5期74卷 39-50页

作者：田馨舒鹏丽张珂童曾德超姚志飞赵波慧任晓森秦丽朱强魏久焱温焕飞李艳君菅原康弘唐军马宗敏刘俊中北大学省部共建动态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 中北大学半导体与物理学院太原030051 中北大学量子传感与精密测量山西省重点实验室太原030051 日本大阪大学工学研究科精密科学应用物理学日本大阪5650871

Au/CeO_(2)(111)作为一种重要的催化剂体系,在催化氧化、水气转换反应等多个领域展现出优异的催化性能.为了深入揭示其催化机理,特别是在原子尺度上理解活性组分的相互作用.本文采用密度泛函理论(DFT+U)计算方法,构建了Au/CeO_(2)(111)... 详细信息

Au/CeO_(2)(111)作为一种重要的催化剂体系,在催化氧化、水气转换反应等多个领域展现出优异的催化性能.为了深入揭示其催化机理,特别是在原子尺度上理解活性组分的相互作用.本文采用密度泛函理论(DFT+U)计算方法,构建了Au/CeO_(2)(111)体系的原子尺度模型,通过计算该模型的吸附能、差分电荷密度、巴德电荷以及态密度,揭示了Au/CeO_(2)(111)的表面吸附行为.在CeO_(2)(111)的平面区域内,经过结构弛豫与优化,确定了5个Au吸附位点.其中最为稳定的吸附位点并非传统上认为的氧顶位,而是氧-氧桥位.在这种吸附构型下,电荷从Au向Ce4+转移,导致Ce^(4+)被还原为Ce^(3+),伴随着显著的电荷转移现象.过去的研究更多地关注了平面区域的吸附行为,而忽视了台阶边缘区域在催化过程中的重要性.因此,本研究进一步扩展了研究范围,深入探讨了4种不同台阶结构对Au吸附的影响,其中,Type II*和Type III台阶因高度欠配位的Ce原子增强了对Au原子的吸附,特别是Type III台阶通过显著的电荷转移成为Au的首选吸附位点.本研究通过构建更全面的Au/CeO_(2)模型,突破了以往仅关注平面吸附的局限性,揭示了Au/CeO2在台阶边缘的吸附机制,为深入理解Au/CeO_(2)(111)的催化机理提供了新的视角.

关键词： Au/CeO_(2)(111) 电荷转移吸附能第一性原理计算

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参数自适应的NC-AFM悬臂控制系统设计

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电子测量技术 2025年

作者：曾德超姚志飞孙秋园赵波慧马宗敏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半导体与物理学院中北大学仪器与电子学院

由于非接触原子力显微镜的成像精度在很大程度上依赖于用于保持悬臂梁恒幅振荡的谐振频率解调与反馈回路的性能。为提升谐振频率的解调和反馈环路的性能，本文设计了一种参数自适应悬臂控制系统，对传统锁相环和幅度比例积分控制器的结... 详细信息

由于非接触原子力显微镜的成像精度在很大程度上依赖于用于保持悬臂梁恒幅振荡的谐振频率解调与反馈回路的性能。为提升谐振频率的解调和反馈环路的性能，本文设计了一种参数自适应悬臂控制系统，对传统锁相环和幅度比例积分控制器的结构进行了改进，分别引入最小均方算法和单神经元PID算法，实现了系统关键参数的自适应调节。通过系统测试与实验验证，该方法成功实现了对微悬臂梁的稳定控制，将锁相环的频率锁定时间从41 ms缩短至32 μs，频率分辨率提升至0.04 Hz。同时，该系统有效抑制了悬臂梁振荡状态的发生，显著改善了成像实验中的非线性失真现象。最后进行了镀层表面应用测试，有效的测量出镀层厚度为50 nm。

关键词：非接触原子力显微镜参数自适应控制锁相环悬臂

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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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基于牺牲层工艺的CMUT阵列设计制造及性能表征

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传感器与微系统 2024年第3期43卷 108-111页

作者：梁永孟繁胜王任鑫张国军贾利成张文栋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

电容式微机械超声换能器(CMUT)具备比压电式超声换能器微型化、高密度阵元集成、高机电耦合系数等优势,在医学成像、流量测量等领域展现出巨大的潜力。本文基于牺牲层释放工艺,设计并成功制造了高密度集成的微型CMUT阵元,在水中对其进... 详细信息

电容式微机械超声换能器(CMUT)具备比压电式超声换能器微型化、高密度阵元集成、高机电耦合系数等优势,在医学成像、流量测量等领域展现出巨大的潜力。本文基于牺牲层释放工艺,设计并成功制造了高密度集成的微型CMUT阵元,在水中对其进行了性能测试和表征。实验结果显示,该换能器具有优异的发射线性度(非线性度为0.74%),以及良好的发射和接收灵敏度。此外,轴向声压衰减趋势符合负指数衰减规律,并且具备出色的指向性能(-6dB主瓣宽度为26°),同时旁瓣干扰极小。

关键词：电容式微机械超声换能器牺牲层释放工艺线性度发射灵敏度指向性

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