检索结果-内蒙古大学图书馆

中北大学学报（自然科学版） 2024年第5期45卷 695-705页

作者：万超谢锐中北大学电气与控制工程学院山西太原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

针对引信控制系统高速信号状态判断误差大和BP(Back Propagation,BP)神经网络在状态判断过程中存在精度差、易陷入局部最优解的缺点,利用其它寻优算法来改善BP神经网络的缺点以减小高速信号状态判断的误差。本文利用遗传算法优化BP神经... 详细信息

针对引信控制系统高速信号状态判断误差大和BP(Back Propagation,BP)神经网络在状态判断过程中存在精度差、易陷入局部最优解的缺点,利用其它寻优算法来改善BP神经网络的缺点以减小高速信号状态判断的误差。本文利用遗传算法优化BP神经网络来构建模型,以引信的高速信号时间和电压为输入指标建立了分类模型,将其用于高速信号状态的判断来提高识别准确率,加快收敛速度,降低误差,并根据高速信号来了解引信控制系统在每一时刻处于哪种状态从而判断系统是否正常可靠。仿真分析结果表明,本文方法在引信的高速信号状态判断方面具有识别结果优、收敛速度快、误差小的特点,其正确率达到了99.6%,优于BP神经网络的88.6%和卷积神经网络的98.7%;同时,平均绝对误差降低至0.01210,均方误差降低至0.04368,均方根误差降低至0.20901,进化代数为23代,优于BP神经网络的0.16842,0.31985,0.56475,51代,卷积神经网络的0.02263,0.0605,0.24597,25代。连续实验结果表明,改进后的模型鲁棒性更优,威尔克森秩和检验结果也表明,改进后的模型比BP神经网络和卷积神经网络的识别效果更优,有更好的泛化能力,模型满足了高速信号状态判断要求。

关键词：高速信号状态判断 BP神经网络遗传算法

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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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基于硅酸镓镧的声表面波高温压力器件的微结构加工制造技术研究

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机械工程学报 2021年第8期57卷 81-89页

作者：梁晓瑞徐芳萌薛涛谭秋林董和磊熊继军中北大学电子测试技术国防重点实验室太原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

采用硅酸镓镧(Langasite,LGS)压电材料制备声表面波(Surface acoustic wave,SAW)高温压力传感器可解决高温、高压等恶劣环境下温度、压力等参数的实时原位测试的问题,但由于硅酸镓镧是一种高硬度难加工的硬脆性压电材料,因此开展了硅酸... 详细信息

采用硅酸镓镧(Langasite,LGS)压电材料制备声表面波(Surface acoustic wave,SAW)高温压力传感器可解决高温、高压等恶劣环境下温度、压力等参数的实时原位测试的问题,但由于硅酸镓镧是一种高硬度难加工的硬脆性压电材料,因此开展了硅酸镓镧压电材料在高温等恶劣环境下的微结构加工制造技术的研究。通过分析LGS的化学与物理特性,利用湿法腐蚀工艺实现LGS的微纳成形制造和控制;以及利用高温热压直接键合工艺实现密封空腔的制造,研制出一套适用于LGS等硬脆性材料的微纳结构成形制造技术,并探究了微结构加工制造工艺的实用性。利用微结构加工制造技术实现的压力敏感微结构制备了基于LGS的SAW高温压力传感器样机并进行了测试,样机在25~1000℃、20~500k Pa环境下能稳定工作,验证了LGS微纳结构成形制造技术在高温等恶劣环境下应用的可行性。

关键词：硅酸镓镧声表面波湿法刻蚀热压键合高温压力

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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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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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面向固态电子自旋操控的紧凑Ω形微波辐射结构设计

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微纳电子技术 2023年第5期60卷 690-697页

作者：高研杰郭浩唐军中北大学仪器与电子学院仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

设计了一种面向金刚石中氮空位(NV)电子自旋调控的紧凑Ω形印制电路板(PCB)表面贴装微波辐射结构,通过计算PCB上2.87 GHz微波的1/2波长长度限制整体结构尺寸,完成设计后加工,并进行测试表征。制备的微波辐射结构尺寸为20 mm×29 mm&... 详细信息

设计了一种面向金刚石中氮空位(NV)电子自旋调控的紧凑Ω形印制电路板(PCB)表面贴装微波辐射结构,通过计算PCB上2.87 GHz微波的1/2波长长度限制整体结构尺寸,完成设计后加工,并进行测试表征。制备的微波辐射结构尺寸为20 mm×29 mm×0.16 mm,辐射强度高,能够方便地在金刚石附近放置射频线圈等部件进行核自旋调控。在测量过程中,不同磁场下的光探测磁共振谱表明,在2.7~2.87 GHz的范围内,光探测磁共振(ODMR)谱均具有很好的信噪比和对比度。使用Rabi信号表征了辐射结构的微波辐射能力,测量得到的Rabi频率可达3.5 MHz。最后在两个不同的磁场条件下,测量了金刚石样品的自旋回波信号。实验测试结果表明,设计的PCB上紧凑Ω形微波辐射结构具有很好的电子自旋操控能力,可为核自旋调控部件提供安装空间,能很好地应用在基于固态电子自旋的精密测量中。

关键词：金刚石氮空位(NV)色心量子态操控光探测磁共振(ODMR) 微波辐射结构

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融合最大似然-小波与ICEEMDAN的电磁炮加速度自适应解析与重构

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电子测量与仪器学报 2025年第3期39卷 177-189页

作者：赵永壮孙传猛裴东兴师浩伟王宇中北大学极限环境光电动态测试技术与仪器全国重点实验室太原030051 中北大学电气与控制工程学院太原030051 华东光电集成器件研究所蚌埠233000

获取准确的弹丸加速度对评估电磁炮性能至关重要。然而,弹丸在膛内与出炮口受到迥异的环境因素影响,使得加速度信号在膛内与出炮口阶段具有不同的模态特征,导致常规的基于全局的非线性非平稳信号处理方法失效。因此,提出融合最大似然-... 详细信息

获取准确的弹丸加速度对评估电磁炮性能至关重要。然而,弹丸在膛内与出炮口受到迥异的环境因素影响,使得加速度信号在膛内与出炮口阶段具有不同的模态特征,导致常规的基于全局的非线性非平稳信号处理方法失效。因此,提出融合最大似然-小波与改进完全自适应噪声集合经验模态分解的电磁炮加速度自适应解析与重构方法,以期获得准确的电磁炮加速度:首先,通过最大似然-小波自适应地寻找在各时间区域的模态差异,实现信号分区;其次,采用改进完全自适应噪声集合经验模态分解方法对分区信号进行自适应分解;最后,基于t检验提取有效模态分量进行信号重构,实现有效电磁炮加速度的准确提取。相关实验表明,均方根误差改进率均大于0,相关系数提高至0.6731,信噪比提高至3.8614,相较于常规的全局性处理方法,避免了部分区域过分解或分解不彻底的问题,实现了电磁炮加速度的准确提取。

关键词：电磁炮弹丸加速度数字信号处理最大似然准则小波变换模态分解

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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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基于FPGA的MEMS水听器数据采集系统

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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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