检索结果-内蒙古大学图书馆

电子器件 2023年第2期46卷 443-448页

作者：荆博原张国军柳燕梁晓琦朱珊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

MEMS水听器工作时需要将探测到的信息有效保存以作后续处理。为解决此问题,以FPGA为控制核心,设计了一套数据采集装置。将多路数据混合编帧后写入SD卡,完成最多8路模拟信号以及3路数字信号的保存。采集工作结束后,通过USB 2.0接口将保... 详细信息

MEMS水听器工作时需要将探测到的信息有效保存以作后续处理。为解决此问题,以FPGA为控制核心,设计了一套数据采集装置。将多路数据混合编帧后写入SD卡,完成最多8路模拟信号以及3路数字信号的保存。采集工作结束后,通过USB 2.0接口将保存的数据高速传输至上位机。经验证,该系统在水下工作稳定,多通道同步采样率均为10 k Hz,存储容量32 G,可连续采集数据56 h,上位机通信最大速率为40 MByte/s,满足实际应用需求。系统内置电源模块为水听器和采集装置供电,摆脱了线缆的干扰和束缚,便携性得到大幅提升,为后续水听器应用于恶劣环境奠定基础。

关键词： FPGA MEMS 数据采集矢量水听器 USB 数据存储

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基于千兆以太网的高速可靠数据传输系统

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电子器件 2023年第4期46卷 927-931页

作者：张会新林雅坤樊文韬中北大学电子测试技术国家重点实验室山西太原030051 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

针对当前大容量存储数据传输系统速度慢、可靠性低的现状,设计了一种自定义FR_UDP协议,采用千兆以太网接口实现了一种高速可靠数据传输系统。整个系统以FPGA为控制核心,通过采用UDP协议实现数据高速传输,在UDP协议数据部分设计了反馈可... 详细信息

针对当前大容量存储数据传输系统速度慢、可靠性低的现状,设计了一种自定义FR_UDP协议,采用千兆以太网接口实现了一种高速可靠数据传输系统。整个系统以FPGA为控制核心,通过采用UDP协议实现数据高速传输,在UDP协议数据部分设计了反馈可靠协议,确保数据高速可靠传输。千兆以太网物理层接口电路选择88E1111实现,高速数据缓存在DDR3中,在数据丢失时可重新发送。某遥测数据记录器试验结果表明,该系统读取速度可达600 Mbit/s左右,且经过多次实验分析验证,传输过程未发现数据丢失现象,具有很高的使用价值。

关键词：千兆以太网 88E1111 遥测系统 UDP协议可靠传输

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基于NDIR技术的红外CO_(2)气体传感器研究

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仪表技术与传感器 2023年第9期 23-28页

作者：张雅楠刘灿张磊谭秋林于可刘瑞康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

传统的CO_(2)检测系统体积大、响应时间长,难以满足工业开采中对CO_(2)气体的检测要求。文中以红外光源、气室、双通道热释电探测器和单片机为核心,设计了一款具有温度补偿功能的高精度红外CO_(2)气体传感器。采用单光路双波长的反射式... 详细信息

传统的CO_(2)检测系统体积大、响应时间长,难以满足工业开采中对CO_(2)气体的检测要求。文中以红外光源、气室、双通道热释电探测器和单片机为核心,设计了一款具有温度补偿功能的高精度红外CO_(2)气体传感器。采用单光路双波长的反射式气室结构,提高了整个系统的紧凑程度。在硬件方面,采用含光源驱动和信号调理电路的一体化模块,降低了电路耦合性,实现了传感器的微型化。在软件方面,采用差比值标定法建立温度补偿模型,消除环境干扰。实验结果表明:该传感器可以在0~30℃的温度下,对体积分数为0~5%的CO_(2)气体检测的最大测量误差小于±0.15%,且检测精度为3%,具有高精度、大量程,微型化、稳定性好等优点,满足工业开采等领域的实时监测要求。

关键词：非分光红外气室温度补偿气体传感器

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基于事件触发机制和最小学习参数的FAHV指定时间收敛自适应控制

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空军工程大学学报 2024年第2期25卷 48-61页

作者：李江苗邵星灵徐悦梅邓瑞祥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 中北大学电气与控制工程学院太原030051

针对当前吸气式高超声速飞行器自适应控制结果仅能实现误差渐近收敛于预设包络、神经权值在线更新存在计算爆炸、对机载资源过度占用的难题,提出了基于事件触发机制和最小学习参数的FAHV指定时间收敛自适应控制方法。首先,阐述了一种不... 详细信息

针对当前吸气式高超声速飞行器自适应控制结果仅能实现误差渐近收敛于预设包络、神经权值在线更新存在计算爆炸、对机载资源过度占用的难题,提出了基于事件触发机制和最小学习参数的FAHV指定时间收敛自适应控制方法。首先,阐述了一种不依赖精确误差初值同时又能确保误差指定时间收敛的改进预设性能控制机制;其次,构建了用于FAHV干扰辨识的相对阈值事件触发神经网络;最后,设计了相对阈值事件触发控制算法,有效降低了闭环控制器对通信资源的消耗,在非等周期信号传输的基础上实现了良好的控制精度。仿真结果表明,所提方法能够在低计算与传输资源消耗下对高度/速度参考信号实施指定时间跟踪。

关键词：吸气式高超声速飞行器改进预设性能控制相对阈值事件触发神经网络相对阈值事件触发控制

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MEMS水听器信号FPGA自适应滤波处理

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仪表技术与传感器 2023年第2期 34-39页

作者：荆博原张国军柳燕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

为提高MEMS水听器自主定向能力,需要硬件处理水声信号。由于水下环境系统复杂,水听器工作中经常受到各种噪声的强烈干扰,对目标定位的准确性产生极大影响。为获得优质水声数据以提高目标定位精度,基于自适应滤波原理,以FPGA为核心对水... 详细信息

为提高MEMS水听器自主定向能力,需要硬件处理水声信号。由于水下环境系统复杂,水听器工作中经常受到各种噪声的强烈干扰,对目标定位的准确性产生极大影响。为获得优质水声数据以提高目标定位精度,基于自适应滤波原理,以FPGA为核心对水听器接收到的信号进行自适应滤波处理,将LMS自适应算法集成到硬件电路中,对接收到的原始信号进行滤波后保存至SD卡,采集完成后通过USB接口将数据传输至上位机。经验证该系统在水下工作稳定,可以对原始水声信号进行自适应滤波处理和存储,获得稳定目标信号,对后续MEMS水听器的离线目标定位有重要作用。

关键词： FPGA 自适应滤波数字信号处理数据采集

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比色测温法的最优波段及测温精度的研究

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激光与红外 2023年第12期53卷 1871-1876页

作者：黄志成李新娥赵夏青中北大学省部级共建动态测试技术国家重点实验室山西太原030051

目前火炮膛温测试存在测试难度大、精准度低和条件恶劣等问题。针对此类问题,本文设计了基于比色测温的火炮膛温测试系统。论证了波长的选择和标定误差是影响比色测温精度的两大重要因素,并通过分析波长与采集电压之间的灵敏度关系,得... 详细信息

目前火炮膛温测试存在测试难度大、精准度低和条件恶劣等问题。针对此类问题,本文设计了基于比色测温的火炮膛温测试系统。论证了波长的选择和标定误差是影响比色测温精度的两大重要因素,并通过分析波长与采集电压之间的灵敏度关系,得出最优波段为0960μm和1000μm,提高了比色测温法的测温精度。分别使用最小二乘法和遗传算法(GA)对实验数据进行拟合,对系统进行测试验证。结果表明:选择最优波长能够提高测温精度,遗传算法在精度上对比最小二乘法有明显提高,整体测量误差小于4‰。

关键词：膛温比色测温最优波长遗传算法数据拟合

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基于改进灰色预测的变论域模糊PID温控方法

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仪表技术与传感器 2023年第10期 93-99页

作者：闫丹苏淑靖吴梦香郭杨盛亢叶飞宗意凯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

针对柱温箱非线性严重、时变和时滞大的问题,提出了基于改进灰色预测的变论域自适应模糊PID温控方法。为减小温控系统非线性和时变带来的影响,采用新型自适应函数伸缩因子对传统模糊PID控制器进行优化,构造新型变论域模糊PID控制器(NUVF... 详细信息

针对柱温箱非线性严重、时变和时滞大的问题,提出了基于改进灰色预测的变论域自适应模糊PID温控方法。为减小温控系统非线性和时变带来的影响,采用新型自适应函数伸缩因子对传统模糊PID控制器进行优化,构造新型变论域模糊PID控制器(NUVFP);同时结合改进型灰色预测模型(IDGM),实现了对控制系统的超前控制,提高了温控精度。结果表明,该控制算法有效提高了温控精度,精度可达到±0.03℃。

关键词：柱温箱温控新型伸缩因子变论域模糊PID 改进灰色预测超前控制

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NMP/PVP-MWCNTs湿度传感器制备与测试

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仪表技术与传感器 2023年第5期 10-14,89页

作者：赵珠杰雷程梁庭谢宇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

碳纳米管制备敏感薄膜时往往会因其分散性差,无法保证纳米薄膜的均匀性,从而影响传感器的性能。使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为分散剂对多壁碳纳米管进行表面活性处理,制备以多壁碳纳米管为湿敏材料的电阻型湿度传... 详细信息

碳纳米管制备敏感薄膜时往往会因其分散性差,无法保证纳米薄膜的均匀性,从而影响传感器的性能。使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为分散剂对多壁碳纳米管进行表面活性处理,制备以多壁碳纳米管为湿敏材料的电阻型湿度传感器。传感器用微机电系统(MEMS)工艺制备叉指电极作为湿敏电阻,在100℃下将多壁碳纳米水溶液组装在电极上,使用原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)对湿敏薄膜进行形貌表征。经测试,传感器线性度为0.99806,灵敏度为42.99923Ω/%,相对湿度20%~70%循环测试时响应时间为5 s,恢复时间为6 s,且传感器具有良好的重复性和稳定性。

关键词：多壁碳纳米管(MWCNTs) 微电子机械系统(MEMS) 纳米复合材料相对湿度电阻传感器

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冲击波超压测试数据高速卸载系统的研究

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中国测试 2023年第4期49卷 114-118页

作者：陈韶康马游春叶思楠中北大学电子测试技术国家重点实验室山西太原030051 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

在导弹弹头等爆炸类武器研制过程中,需要读取和擦除爆炸场地布置的冲击波超压记录仪中存储的数据。为减小数据卸载过程中携带的装备体积和提升数据卸载速度,提出一种便携式高速数据卸载系统设计。该系统采用ZYNQ-7000系列芯片作为主控,... 详细信息

在导弹弹头等爆炸类武器研制过程中,需要读取和擦除爆炸场地布置的冲击波超压记录仪中存储的数据。为减小数据卸载过程中携带的装备体积和提升数据卸载速度,提出一种便携式高速数据卸载系统设计。该系统采用ZYNQ-7000系列芯片作为主控,将乒乓缓存技术同AXI4总线相结合,利用容量大、易插拔的SD卡作为存储介质,不仅简化硬件设计,还可提高数据卸载速度。同时利用触控屏为系统增加可视化操作,仅需点击屏幕即可控制整个工作流程。最终设计的系统尺寸只有95 mm×65 mm×40 mm,并通过实验验证,该系统对记录仪的数据卸载速度达到25 Mb/s,且没有数据错误现象。相比于其他的数据卸载系统,该系统具有操作简单、便于携带和卸载速度快的优点。

关键词：数据存储数据卸载读数盒 SD卡乒乓缓存

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基于Si纳米膜的差分结构矢量水听器工艺研究

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传感器与微系统 2024年第3期43卷 60-62,75页

作者：苗晋威杨沙沙齐秉楠曹文萍史一明王任鑫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 声纳技术重点实验室浙江杭州310000

通过关键工艺步骤,将硅(Si)纳米膜制备在差分结构水听器上作为压敏电阻,利用Si纳米膜的巨压阻效应来提高水听器的灵敏度;利用深Si刻蚀,将Si柱与芯片一体化,减少了差分结构的对准误差,同时抑制海洋洋流带来的振动干扰。设计了相对应的光... 详细信息

通过关键工艺步骤,将硅(Si)纳米膜制备在差分结构水听器上作为压敏电阻,利用Si纳米膜的巨压阻效应来提高水听器的灵敏度;利用深Si刻蚀,将Si柱与芯片一体化,减少了差分结构的对准误差,同时抑制海洋洋流带来的振动干扰。设计了相对应的光刻掩模版和整套工艺流程,通过MEMS工艺,成功加工出Si纳米膜作为压敏电阻,实现矢量水听器芯片与Si柱集成化。对制备好的芯片进行观测与测试,使用激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜(SEM)设备观察芯片形貌良好,尺寸与设计基本一致;通过半导体分析仪测量得到压敏电阻器的阻值为15.3×10^(4)Ω,线性度良好,符合矢量水听器功能需求。

关键词：矢量水听器抑制振动干扰硅纳米膜压敏电阻器微电子机械系统

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