检索结果-内蒙古大学图书馆

仪表技术与传感器 2023年第1期 1-6页

作者：祝敏张文栋崔建功楚晓霞余亚鑫张国军王任鑫何常德杨玉华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

针对硅基波导腔在折射率传感领域的应用,提出了一种使用低杨氏模量的聚合物SU8作为上包层的硅基槽式微环谐振腔结构。基于耦合模理论优化了硅基槽式微环谐振腔的传输特性和特征参量,并分析了声压传感机理;采用MEMS工艺进行了器件的加工... 详细信息

针对硅基波导腔在折射率传感领域的应用,提出了一种使用低杨氏模量的聚合物SU8作为上包层的硅基槽式微环谐振腔结构。基于耦合模理论优化了硅基槽式微环谐振腔的传输特性和特征参量,并分析了声压传感机理;采用MEMS工艺进行了器件的加工制备,并利用高温氮退火的方式对波导表面进行了光滑化处理;搭建了测试平台,对制备得到的谐振腔进行测试。测试结果表明:品质因数(Q值)可达2.76×10^(4),声压灵敏度可达2.19×10^(3)mV/kPa。相较于传统的全通型硅基波导微环谐振腔,文中设计的使用SU8封装的硅基槽式微环腔对光场的局域能力更强,在声压传感领域有着更好的应用潜力。

关键词：微环谐振腔折射率传感传输矩阵理论品质因数

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离子色谱仪中柱温箱温度的高精度测量电路设计

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仪表技术与传感器 2023年第9期 52-57页

作者：亢叶飞苏淑靖郭杨盛周广兴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山西太原030051

抑制柱作为离子色谱仪的核心元件,其具有降低背景电导和提高检测灵敏度的功能。而柱温箱温度波动会影响抑制柱的抑制效果,所以保持柱温箱恒温环境至关重要。针对上述问题,设计了适用于离子色谱仪中柱温箱温度的高精度测量电路,采用比例... 详细信息

抑制柱作为离子色谱仪的核心元件,其具有降低背景电导和提高检测灵敏度的功能。而柱温箱温度波动会影响抑制柱的抑制效果,所以保持柱温箱恒温环境至关重要。针对上述问题,设计了适用于离子色谱仪中柱温箱温度的高精度测量电路,采用比例测量法消除了恒流源对测温的影响;通过恒流源换向技术经三点delta法进行数据处理,有效抑制了热电势和温漂对测温的影响;提出了双∑-ΔADC自适应采集技术,可以快速实现挡位切换。实验结果表明在0~65℃范围内测温精度可达0.03℃,具有一定的工程应用价值。

关键词：比例测量法恒流源换向三点delta法双∑-ΔADC

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基于AD8232的表面肌电信号采集系统设计

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电子测量技术 2023年第6期46卷 173-177页

作者：张锐浩李昀泽党立志洪应平中北大学电子测试技术国家重点实验室太原030051 仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

表面肌电信号是人体表面肌肉通过收缩产生的生物电,能够反应人体肌肉的活动状况,在医学领域有重要的研究价值。由于表面肌电信号是微弱信号,较小的噪声就能产生较大的干扰;针对其这一弱点,本文设计了一款体积小、功耗低、抗干扰能力强... 详细信息

表面肌电信号是人体表面肌肉通过收缩产生的生物电,能够反应人体肌肉的活动状况,在医学领域有重要的研究价值。由于表面肌电信号是微弱信号,较小的噪声就能产生较大的干扰;针对其这一弱点,本文设计了一款体积小、功耗低、抗干扰能力强的表面肌电信号采集系统。设计使用AD8232作为采集芯片,结合放大、滤波、模数转换电路,使用STM32进行数据处理,最后将数据通过低功耗蓝牙发送到上位机。测试结果表明:表面肌电信号能量主要集中在50~150 Hz,300 Hz以上明显衰减,受低频信号干扰较大。经过硬件滤波与小波降噪算法处理后,干扰得到较好抑制,尤其对低频干扰有显著衰减。系统有较强的抗干扰能力和可靠性,有着良好的市场前景。

关键词：表面肌电信号噪声 AD8232 滤波小波降噪

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基于多源IMU和粒子滤波优化的姿态融合算法

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仪表技术与传感器 2023年第8期 88-95页

作者：宗意凯苏淑靖高瑜宏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

针对利用惯性传感器解算姿态易受单种六轴传感器噪声特性和漂移特性影响的问题,提出了一种基于多源IMU组合与粒子滤波优化的互补滤波姿态融合算法。该算法利用多源数据与粒子滤波方法,实现了对姿态解算精度的提升。基于BMI088、ICM2068... 详细信息

针对利用惯性传感器解算姿态易受单种六轴传感器噪声特性和漂移特性影响的问题,提出了一种基于多源IMU组合与粒子滤波优化的互补滤波姿态融合算法。该算法利用多源数据与粒子滤波方法,实现了对姿态解算精度的提升。基于BMI088、ICM20689两种六轴传感器与TMS320F28379S微处理器构建数据采集平台,利用高精度三轴转台驱动数据采集平台进行双轴摇摆实验。基于摇摆实验所得陀螺仪数据和加速度计数据进行改进型互补滤波融合以计算摇摆实验中的姿态角。基于均方误差(MSE)理论利用转台记录得到的三轴实际姿态角曲线对解算所得姿态角曲线做迟滞计算和均方误差计算。结果表明:在设计的改进型姿态解算算法下,横滚角均方误差为0.1596(°)^(2),俯仰角均方误差为0.1498(°)^(2),有效提高了互补滤波的解算精度。

关键词： MEMS 多源IMU 姿态解算互补滤波粒子滤波

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基于参数优化变分模态分解的信号降噪方法

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现代电子技术 2025年第2期48卷 70-76页

作者：何玉洁李新娥贺俊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

针对心电信号中肌电干扰噪声难以去除的问题,提出一种基于参数优化变分模态分解(VMD)的信号降噪方法。通过设计动态边界策略和反向种群生成方式,对白鲸优化(BWO)算法进行改进;采用改进白鲸优化算法对VMD参数自适应寻优,确定分解层数K与... 详细信息

针对心电信号中肌电干扰噪声难以去除的问题,提出一种基于参数优化变分模态分解(VMD)的信号降噪方法。通过设计动态边界策略和反向种群生成方式,对白鲸优化(BWO)算法进行改进;采用改进白鲸优化算法对VMD参数自适应寻优,确定分解层数K与惩罚因子α;对含噪心电信号进行分解,得到k个本征模态函数(IMF)分量,同时采用相关系数法进行有效模态和含噪模态识别;对噪声主导的模态分量采用小波阈值降噪,并重构信号主导模态与降噪后模态。对仿真信号与含真实肌电干扰的心电信号进行降噪处理,实验结果表明,所提方法去噪效果优于小波阈值去噪法、EMD法、EMD-小波阈值去噪法,真实含噪的心电信号经该方法去噪后自相关系数可达0.91以上。

关键词：变分模态分解信号降噪参数优化改进白鲸优化算法心电信号 IMF分量小波阈值降噪肌电干扰

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基于数字阵列雷达的NTP网络授时服务实现

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自动化技术与应用 2024年

作者：刘钰妍鲍爱达郭鑫刘昕沂中北大学动态测试技术国家重点实验室

针对数字阵列雷达系统下各模块时间同步及NTP(Network Time Protocol)协议不同平台实现等问题。文中设计了数字阵列雷达系统并详细介绍了时间同步部分，引入PTP (Precision Timing Protocol)协议的硬件时间戳提升NTP协议至纳秒级，采用... 详细信息

针对数字阵列雷达系统下各模块时间同步及NTP(Network Time Protocol)协议不同平台实现等问题。文中设计了数字阵列雷达系统并详细介绍了时间同步部分，引入PTP (Precision Timing Protocol)协议的硬件时间戳提升NTP协议至纳秒级，采用改进后的最小延迟法对协议进行滤波来提高系统稳定性;给出了NTP协议在ZYNQ和STM32平台RTOS系统的具体实现方法，即STM32非裸机情况下的运行方法，为开发人员在雷达系统下应用NTP协议及主流ZYNQ和STM32平台下实现NTP协议提供了参考。

关键词： NTP协议软件调试 ZYNQ STM32

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芯片级多轴集成微陀螺方案对比与发展趋势分析

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中国惯性技术学报 2023年第9期31卷 932-939,954页

作者：魏雯强鲁征浩陈方申冲石云波曹慧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 苏州大学微纳传感技术研究中心苏州215006 中科院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室上海200050

微机械陀螺仪作为检测载体角速率信息的器件,在姿态控制平台和惯性导航领域有着广泛应用。首先结合国内外发展动态及研究成果,分析了三类芯片级多轴集成微机械陀螺集成方法:三单轴陀螺正交集成法、单片单结构三轴陀螺法及单片多结构陀... 详细信息

微机械陀螺仪作为检测载体角速率信息的器件,在姿态控制平台和惯性导航领域有着广泛应用。首先结合国内外发展动态及研究成果,分析了三类芯片级多轴集成微机械陀螺集成方法:三单轴陀螺正交集成法、单片单结构三轴陀螺法及单片多结构陀螺阵列法。其次,通过对当前方案的总结与分析,比较了各方案的优缺点,设计了一种频差小、抗冲击能力强的单片三轴轮环式陀螺结构。仿真实验表明该结构能承受20000 g冲击,轮结构频差为180.3 Hz,环结构频差为3 Hz。最后,分析了未来芯片级多轴集成微陀螺仪的改良方向。

关键词：微机械陀螺仪敏感结构单结构三轴正交集成陀螺阵列

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超高真空原子尺度Au_(x)/Si(111)-(7×7)表面吸附的电荷分布测量

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物理学报 2023年第11期72卷 165-175页

作者：冯婕郭强舒鹏丽温阳温焕飞马宗敏李艳君刘俊伊戈尔·弗拉基米罗维奇·雅明斯基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 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 俄罗斯国立莫斯科大学先进技术中心俄罗斯莫斯科119311

原子尺度表面吸附Au原子的物理化学性质对研究纳米器件的制备以及表面催化等起着非常重要的作用.利用调频开尔文探针力显微镜研究了室温下Au在Si(111)-(7×7)表面吸附的电荷分布的特性.首先,利用自制超高真空开尔文探针力显微镜成... 详细信息

原子尺度表面吸附Au原子的物理化学性质对研究纳米器件的制备以及表面催化等起着非常重要的作用.利用调频开尔文探针力显微镜研究了室温下Au在Si(111)-(7×7)表面吸附的电荷分布的特性.首先,利用自制超高真空开尔文探针力显微镜成功得到了原子尺度Au在Si(111)-(7×7)不同吸附位的表面形貌与局域接触电势差(LCPD);其次,通过原子间力谱与电势差分析了Au/Si(111)-(7×7)特定原子位置的原子特性,实现了原子识别;并通过结合差分电荷密度计算解释了Au/Si(111)-(7×7)表面间电荷转移与Au的吸附特性.结果显示,Au原子吸附有单原子和团簇形式.其中,Au团簇以6个原子为一组呈六边形结构吸附于Si(111)-(7×7)的层错半单胞内的3个中心原子位;单个Au原子吸附于非层错半单胞的中心顶戴原子位;同时通过电势差测量得知单个Au原子和Au团簇失去电子呈正电特性.表面差分电荷密度结果显示金在吸附过程中发生电荷转移,失去部分电荷,使得吸附原子位置上的功函数局部减少.在短程力、局域接触势能差和差分电荷密度发生变化的距离范围内,获得了理论和实验之间的合理一致性.

关键词：开尔文探针力显微镜 Si(111)-(7×7) 局域接触势能差表面电荷

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一种双端排布热电堆结构设计与仿真优化

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传感技术学报 2022年第5期35卷 573-580页

作者：雷程关一浩梁庭武学占白悦杭熊继军中北大学动态测试技术省部共建国家重点实验室山西太原030051

微机电系统(MEMS)红外热电堆是光谱仪、气体传感器、远程温度传感器等现代信息探测系统的核心工作器件,较高的表面利用率和响应度以及更简易的制备工艺将是未来该类器件制造技术的发展趋势。分别采用热偶条双端对称排布、取消红外吸收... 详细信息

微机电系统(MEMS)红外热电堆是光谱仪、气体传感器、远程温度传感器等现代信息探测系统的核心工作器件,较高的表面利用率和响应度以及更简易的制备工艺将是未来该类器件制造技术的发展趋势。分别采用热偶条双端对称排布、取消红外吸收区、扩大冷端欧姆接触面积、支撑膜边缘开通绝热槽、充分发挥氮化硅钝化与红外吸收双功能作用等设计理念,对热偶条温差分布进行优化,研究热电堆性能的变化规律。采用ANSYS Workbench有限元分析软件对器件进行仿真发现:当传感器设计尺寸为1.5 mm×1.5 mm×0.3 mm,有效面积为1.21 mm^(2),绝热槽为1.1 mm×20μm时,双端开槽的热电堆探测器在具备更低制备成本的同时表现出最优性能。通过与普通双端热电堆性能进行仿真对比,发现绝热槽的引入使得探测器输出电压提升88.5%。这为未来温度传感器的设计制造提供了新颖的思路。

关键词：热电堆红外探测器绝热槽双端对称排布 Ansys workbench有限元分析

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层叠型缓冲靶板对弹载测试仪的保护作用研究

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兵器装备工程学报 2024年第3期45卷 34-41页

作者：高原马淋涛王宇孙传猛裴东兴余赟湦中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051 华东光电集成器件研究所安徽蚌埠233042

使用空气炮模拟火炮发射时的高过载环境对弹载测试仪进行测试时,弹丸撞击靶板会产生尖峰脉冲对测试仪造成严重的损伤,为提高测试仪的存活性,展开对缓冲靶板层叠方式(不同材质的靶板相互叠加的叠层结构)的研究。通过撞击动力学理论描述... 详细信息

使用空气炮模拟火炮发射时的高过载环境对弹载测试仪进行测试时,弹丸撞击靶板会产生尖峰脉冲对测试仪造成严重的损伤,为提高测试仪的存活性,展开对缓冲靶板层叠方式(不同材质的靶板相互叠加的叠层结构)的研究。通过撞击动力学理论描述弹丸对靶板的压缩和侵彻行为,并结合动量守恒和能量守恒定律计算出靶板参数和传递到靶板上的冲量的关系。使用ANSYS/LS-DYNA建立弹丸正侵彻靶板模型,弹丸速度为200 m/s、质量为5.5 kg,仿真结果表明:3层总厚度450 mm的泡沫铝+泡沫铝+橡胶组合方式能有效消除尖峰脉冲并缩短弹丸对靶板的作用时间,加速度均值约为7 000g,脉宽为2.8 ms。受条件限制,空气炮试验采用弹丸质量为5.5 kg、速度为150 m/s,并将缓冲靶板的单层厚度减小到100 mm,结果表明:在泡沫铝+泡沫铝+橡胶组合方式下,弹丸结构和测试仪功能完好,加速度均值约为27 000g,脉宽为0.55 ms。

关键词：空气炮弹载测试仪加速度缓冲靶板有限元仿真

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