检索结果-内蒙古大学图书馆

传感器与微系统 2024年第4期43卷 33-36页

作者：谭皓宇刘国昌张文栋张国军杨玉华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

纤毛式微机电系统(MEMS)矢量水听器可探测水下质点振速等矢量信息,与互补金属氧化物半导体(CMOS)集成能够很大程度地提升其性能。针对纤毛式MEMS矢量水听器的CMOS集成提出了一种方案,该方案在MEMS后处理工艺中,利用侧墙保护和各向异性... 详细信息

纤毛式微机电系统(MEMS)矢量水听器可探测水下质点振速等矢量信息,与互补金属氧化物半导体(CMOS)集成能够很大程度地提升其性能。针对纤毛式MEMS矢量水听器的CMOS集成提出了一种方案,该方案在MEMS后处理工艺中,利用侧墙保护和各向异性湿法腐蚀从正面释放水听器的十字梁敏感结构。整个后处理过程不需要光刻,降低加工难度的同时,保证了加工结构的精确性。设计出了一种验证性的工艺流程,具体分析了4种不同结构的湿法腐蚀过程。最终完成了这4种结构的工艺流片,对实验结果进行了分析。实验验证了该方案的可行性,为纤毛式MEMS矢量水听器的CMOS集成奠定了基础。

关键词：矢量水听器互补金属氧化物半导体集成各向异性湿法腐蚀侧墙保护结构释放

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基于衰减层析的地下浅层震动能量场重建方法

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电子测量技术 2024年第3期47卷 42-47页

作者：马明星李剑臧丹枫曾援郭陈莉中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051 中北大学信息探测与处理山西省重点实验室太原030051

针对地下浅层震动能量场重建过程中高精度、各向异性的需求,提出一种基于衰减层析的地下浅层震动能量场重建方法。首先,根据速度场模型通过射线追踪计算出地下震动波的传播路径;其次,使用对数谱比法对地下介质的品质因子进行反演;然后,... 详细信息

针对地下浅层震动能量场重建过程中高精度、各向异性的需求,提出一种基于衰减层析的地下浅层震动能量场重建方法。首先,根据速度场模型通过射线追踪计算出地下震动波的传播路径;其次,使用对数谱比法对地下介质的品质因子进行反演;然后,求出震动波在不同传播距离情况下的吸收衰减系数;最后,对震动波进行吸收衰减及几何扩散衰减得到地下浅层震动能量场。仿真结果表明,重建的震动能量场与正演结果的均方根误差为7.653,单个网格的重建能量值与正演结果的最大相对误差为15.3%,平均相对误差3.4%,提出的方法相较于传统方法能够提升地下浅层震动能量场重建精度,对地下浅层震动能量场重建具有一定的应用参考价值。

关键词：射线追踪衰减层析成像衰减系数浅层能量场

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基于CycleGAN和Pix2Pix的轨面缺陷图像智能生成技术

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铁道学报 2024年第2期46卷 122-130页

作者：陈嘉欣孙传猛葛耀栋李欣宇靳书云李勇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 华北计算机系统工程研究所北京100083 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044

为解决基于人工智能的高动态高精度轨道巡检技术的小样本学习难题,提出基于CycleGAN和Pix2Pix生成的对抗网络模型,实现小样本数据集语义特征学习和钢轨轨面缺陷数据的智能生成。其中,Pix2Pix模型生成特定类别的轨面图像;而CycleGAN模型... 详细信息

为解决基于人工智能的高动态高精度轨道巡检技术的小样本学习难题,提出基于CycleGAN和Pix2Pix生成的对抗网络模型,实现小样本数据集语义特征学习和钢轨轨面缺陷数据的智能生成。其中,Pix2Pix模型生成特定类别的轨面图像;而CycleGAN模型将无缺陷轨面图像转换成有缺陷轨面图像,且缺陷样式不受定式约束。因此,在维持轨面缺陷类别不变而形态各异的基础上,实现了轨面缺陷数据集的大规模增强,解决了小样本数据集存在的数据分布不平衡、数据缺乏多样性以及数据标注难度高等难题。利用VGG19、YOLOv5和UNet进行性能测试,试验表明:生成的轨面缺陷图像增强数据集在图像分类任务中的准确率为81.177%,较原数据集增加了23.138%;在目标检测任务中,准确率为91.90%,增加了26.60%,召回率为87.20%,增加了16.00%,均值平均精度为93.50%,增加了18.30%;在语义分割任务中Dice得分为71.015,较原数据集提高6%。研究结果对解决轨道巡检技术小样本学习难题具有重要应用价值。

关键词：轨道巡检生成对抗网络数据集增强小样本学习

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一种基于特征位移的手势识别方法

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电子测量技术 2024年第8期47卷 141-147页

作者：刘翔刘新妹李传坤张晋钊中北大学信息探测与处理山西省重点实验室太原030051 中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

针对卷积操作受到遍历规则的限制,只能提取单个骨骼节点的特征信息,不能对相邻节点之间的有效特征信息进行融合,导致表达能力有限的问题,提出了一种基于特征位移模块的手势识别神经网络。该网络采用常规时空图卷积神经网络的架构,并将... 详细信息

针对卷积操作受到遍历规则的限制,只能提取单个骨骼节点的特征信息,不能对相邻节点之间的有效特征信息进行融合,导致表达能力有限的问题,提出了一种基于特征位移模块的手势识别神经网络。该网络采用常规时空图卷积神经网络的架构,并将常规时空卷积模块替换为特征位移模块,实现相邻节点特征信息之间的融合。利用特征位移模块对位移信道进行重新排序,实现提取骨骼节点的全局化特征信息,进一步完成对手势信息的高效准确分类。并在公开数据集DHG-14/28和FPHA上验证该特征位移模块,在14类、28类和FPHA手势数据集的分类准确度分别达到了95.11%、93.01%和92.67%。实验结果表明,该网络模型能够更好更有效的挖掘全局特征信息,在常见的手势识别数据集上达到了优秀的性能。

关键词：手势识别卷积神经网络特征位移图卷积神经网络深度学习

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一种高精度的柱温箱控制系统设计

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中国测试 2023年

作者：闫丹苏淑靖吴梦香郭杨盛亢叶飞中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室

针对柱温箱温度控制的非线性、时变问题，设计了一种高精度温度控制系统。控制系统软件上以温度偏差作为决策变量，较大温度偏差采用改进Bang-Bang温控策略，中等温度偏差采用模糊温控策略，微小温差采用模糊PID温控策略，硬件上以Corte... 详细信息

针对柱温箱温度控制的非线性、时变问题，设计了一种高精度温度控制系统。控制系统软件上以温度偏差作为决策变量，较大温度偏差采用改进Bang-Bang温控策略，中等温度偏差采用模糊温控策略，微小温差采用模糊PID温控策略，硬件上以Cortex-M3内核处理器为核心，结合温度采集电路以及温度控制电路。实验结果表明：温度稳态精度达到了预期设计目标，设定温度为40.00℃时，稳态误差在0.04℃以内，同时具有良好的抗干扰能力。

关键词：柱温箱温控复合温度控制方法改进Bang-Bang控制模糊控制 PID控制

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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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高旋环境下轴承内圈温度原位测试方法

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轴承 2023年

作者：郭喜明曹咏宏李晨中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室

针对燃气轮机高速轴承在运行过程中其内圈温度难以原位动态测量的问题，设计了一种基于贴片式铂热电阻温度传感器的高旋环境下轴承内圈温度原位测试方法。并搭建了高速轴承复合测试平台，对轴承内圈进行不同转速条件下的温度测量。当轴... 详细信息

针对燃气轮机高速轴承在运行过程中其内圈温度难以原位动态测量的问题，设计了一种基于贴片式铂热电阻温度传感器的高旋环境下轴承内圈温度原位测试方法。并搭建了高速轴承复合测试平台，对轴承内圈进行不同转速条件下的温度测量。当轴承内圈温度发生变化时会引起温度传感器敏感元件电阻值发生变化，然后利用惠斯通电桥高灵敏地采集电阻变化量并且将其转为电压变化量，微控制器接收到前置放大的电压信号后进行转换处理并实时存储，最后通过Matlab将存储的数据拟合为温度变化曲线。实验结果表明，该温度测试方法实现了轴承转速在0～10000r/min的模拟工况下的轴承内圈温度的原位测量。

关键词：原位测量温度传感器轴承温度高速旋转

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一种高精度量程自适应电导率检测电路

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国外电子测量技术 2023年第3期42卷 137-144页

作者：苏淑靖郭杨盛吴梦香亢叶飞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太原030051

针对传统的水质检测、农业灌溉、金属材料工艺控制以及新兴的酒类鉴别,含盐量检测、药物提取等新型问题中,对电导率测量精度,测量范围的要求不断提高,要求电导率测量设备不仅要适用于实际生产应用中低电导率的测量,还需要兼顾高电导率... 详细信息

针对传统的水质检测、农业灌溉、金属材料工艺控制以及新兴的酒类鉴别,含盐量检测、药物提取等新型问题中,对电导率测量精度,测量范围的要求不断提高,要求电导率测量设备不仅要适用于实际生产应用中低电导率的测量,还需要兼顾高电导率的测量,且电导率测量精度需求越来越高。针对以上问题设计了一种高精度自校准量程自适应的电导率检测电路,通过电路将带有电导率信息的激励信号与未过电导池的参考激励信号进行互相关运算并由低通滤波器对其进行滤波得到与电导率相关的电压信号。正弦激励幅度可调电路与电导率测量电路中自动校准模块相互合作完成电路的自动校准、量程切换电路保证了电导率测量的宽量程、采用互相关算法降低电路噪声及去除电导池等效电容,弥补了传统电导率测量电路定量程、测量范围小、精度差的缺点。测试结果表明,电导率测量电路可以测量电导率范围为0~30000μS/cm,测量精度为0.01μS/cm,测量基线噪声为0.3 nS/cm。

关键词：互相关高精度自校准量程自适应电导率测量

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基于16×4阵元CMUT面阵的三维超声反射成像

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微纳电子技术 2023年第3期60卷 399-405页

作者：胡淑敏杨玉华裴毓何常德张国军王任鑫张文栋中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

为实现非接触式三维超声反射成像,搭建了基于16×4阵元电容式微机械超声换能器(CMUT)面阵的反射成像系统。利用面阵上单个阵元发射、所有阵元接收的方式对硅油中的铝块进行了三维成像测试。采用B模式及二次谐波两种成像算法分别对... 详细信息

为实现非接触式三维超声反射成像,搭建了基于16×4阵元电容式微机械超声换能器(CMUT)面阵的反射成像系统。利用面阵上单个阵元发射、所有阵元接收的方式对硅油中的铝块进行了三维成像测试。采用B模式及二次谐波两种成像算法分别对来自铝块的反射信号进行处理,获取被测物的三维图像及对应的二维切片。基于16×4阵元CMUT面阵的反射成像系统能够确定铝块的位置,实验B模式图像和二次谐波图像中铝块与换能器的距离重建偏差分别为3.63%及1.47%。该系统可实现对被测物的三维反射成像,且三维反射图像中被测铝块的表面清晰可见,重建偏差小,信噪比高。

关键词：电容式微机械超声换能器(CMUT) 微电子机械系统(MEMS) 超声反射成像 B模式成像谐波成像

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电容式微机械超声换能器的声学封装方法

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微纳电子技术 2023年第12期60卷 1989-1995页

作者：卢小星何常德党荣崔建功张国军王任鑫杨玉华贾利成张文栋中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

针对水下超声检测的迫切应用需求,提出了一种电容式微机械超声换能器(CMUT)水密封装方法,选用聚氨酯(PU)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)完成了CMUT封装。对封装后的CMUT主要性能参数进行测试和对比得出,PU和PDMS封装后的CMUT中心工作频率分别约... 详细信息

针对水下超声检测的迫切应用需求,提出了一种电容式微机械超声换能器(CMUT)水密封装方法,选用聚氨酯(PU)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)完成了CMUT封装。对封装后的CMUT主要性能参数进行测试和对比得出,PU和PDMS封装后的CMUT中心工作频率分别约为1.75和2.05 MHz,3 dB相对带宽比分别达到了97.14%和92.68%,展示出优异的宽频带特性。PU封装的CMUT最大发射电压响应和接收灵敏度较PDMS封装的CMUT分别高出0.14和1.21 dB,且其输出声压能力在1~20 cm范围内高于PDMS封装的CMUT。该研究结果验证了两种材料封装的CMUT都能够满足水下超声检测应用要求,为CMUT水密封装方法优化提供了理论和实验依据。

关键词：电容式微机械超声换能器(CMUT) 微电子机械系统(MEMS) 水下超声检测水密封装聚氨酯(PU) 聚二甲基硅氧烷(PDMS)

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