检索结果-内蒙古大学图书馆

科学技术与工程 2023年第6期23卷 2403-2410页

作者：白善明崔娟张志东张天生郑永秋薛晨阳中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 山西省针灸医院太原030000

传统的艾灸治疗中医学消耗较大,医师负担较重,而当前可代替医生进行艾灸治疗的机器人或机械装置结构简单,自由度及智能化程度低,仅能实现简单的定点操作,难以模拟复杂、多角度变换的艾灸手法。针对以上问题,基于六自由度机械臂,提出了... 详细信息

传统的艾灸治疗中医学消耗较大,医师负担较重,而当前可代替医生进行艾灸治疗的机器人或机械装置结构简单,自由度及智能化程度低,仅能实现简单的定点操作,难以模拟复杂、多角度变换的艾灸手法。针对以上问题,基于六自由度机械臂,提出了模拟艾灸治疗手法的艾灸机器人轨迹规划算法。该机器人通过采集人体不同方向上的穴位点,建立机械臂的运动控制坐标系,然后针对不同艾灸手法的轨迹,解算机械臂艾灸的轨迹关键点,从而真实再现复杂多变的艾灸手法,实现治疗过程中对于多种艾灸手法的精确控制和智能变换。同时,该机器人引入温度监测与反馈系统,确保艾灸过程中人机交互的安全性和友好性。最后经过实验测试验证了该艾灸机器人在实现真实艾灸治疗手法方面的可行性、准确性和智能性,证明该研究不仅有望替代医生进行艾灸治疗,也可用于家庭自助理疗,具有广阔的市场和应用前景。

关键词：艾灸机器人六自由度机械臂轨迹规划温度反馈

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面向CMUT的驱动电路设计和激励信号优化

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微纳电子技术 2025年第4期62卷 82-89页

作者：孙帅文何常德吴帅琦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太原030051

电容式微机械超声换能器(CMUT)具有微型化、易与电子产品集成、与人体组织阻抗匹配良好、机电转换效率高、灵敏度高、频带宽和成本低等优点。CMUT在医学成像、无损检测和流速测量等领域展现出极大应用潜力。针对CMUT,设计了一套高压脉... 详细信息

电容式微机械超声换能器(CMUT)具有微型化、易与电子产品集成、与人体组织阻抗匹配良好、机电转换效率高、灵敏度高、频带宽和成本低等优点。CMUT在医学成像、无损检测和流速测量等领域展现出极大应用潜力。针对CMUT,设计了一套高压脉冲激励系统,可以用于激励CMUT发送超声波。使用该系统对CMUT进行不同发射波形的测试对比。实验结果显示:在正极性偏置电压下,对上电极施加峰峰值相同的负极性脉冲方波、双极性脉冲方波和正极性脉冲方波时,负极性脉冲方波发射声压最大,双极性脉冲方波次之,正极性脉冲方波发射声压最低。在负极性偏置电压下,对上电极施加峰峰值相同的负极性脉冲方波、双极性脉冲方波和正极性脉冲方波时,正极性脉冲方波发射声压最大,双极性脉冲方波次之,负极性脉冲方波发射声压最低。

关键词：电容式微机械超声换能器(CMUT) 驱动电路,激励信号电压极性发射声压

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基于表面等离子体共振的4杆悬浮芯光纤折射率传感仿真分析

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光学学报 2022年第8期42卷 61-69页

作者：刘磊陈辉张彦军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 北京宇航系统工程研究所北京100076

设计了一种小芯径的4杆悬浮芯光纤折射率检测传感器,并针对这种光纤模拟了三种不同的抛磨结构。通过在开放式的气孔中涂覆金膜来激发表面等离子体共振效应。采用有限元方法(FEM)分析了开放式悬浮芯光纤的表面等离子体传感特性,并研究了... 详细信息

设计了一种小芯径的4杆悬浮芯光纤折射率检测传感器,并针对这种光纤模拟了三种不同的抛磨结构。通过在开放式的气孔中涂覆金膜来激发表面等离子体共振效应。采用有限元方法(FEM)分析了开放式悬浮芯光纤的表面等离子体传感特性,并研究了传感金属层和悬浮杆厚度对传感效果的影响。单孔抛磨结构和相对两孔抛磨结构的折射率检测范围为1.31~1.42,最大灵敏度分别为15000 nm/RIU(refractive index unit)和16000 nm/RIU,分辨率分别为6.7×10^(-6) RIU和6.25×10^(-6) RIU。相邻两孔抛磨结构的折射率检测范围为1.31~1.40,最大灵敏度可达20000 nm/RIU,分辨率可达5.0×10^(-6) RIU。此传感器在测量高折射率物质方面具有很好的性能,便于制备,将来有广阔的市场应用前景。

关键词：光纤光学悬浮芯光纤折射率传感器有限元方法表面等离子体共振

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超高速信号传输完整性的PCB优化设计

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电子器件 2025年第2期48卷 263-269页

作者：杨建楠焦新泉李辉景杨志文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

结合高速数据采集板卡中高频传输信号的特点,分析影响PCB传输完整性的因素,针对高频信号传输过程中的反射、串扰、电磁干扰等现象,从叠层设计、阻抗匹配、布线、滤波,电源完整性等方面进行了传输完整性优化设计。PCB设计完成之后对信号... 详细信息

结合高速数据采集板卡中高频传输信号的特点,分析影响PCB传输完整性的因素,针对高频信号传输过程中的反射、串扰、电磁干扰等现象,从叠层设计、阻抗匹配、布线、滤波,电源完整性等方面进行了传输完整性优化设计。PCB设计完成之后对信号的反射和串扰现象仿真分析,测试波形表明该PCB设计能够满足信号完整性的优化需求,对高速数据采集板卡上电进行测试,验证了该设计的有效性。

关键词：传输完整性高频信号测试 PCB设计阻抗匹配电源完整性反射与串扰

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弹载复合量程角速度测量系统的设计

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自动化与仪表 2024年第11期39卷 95-100页

作者：郝雅茹李杰胡陈君王镜淇中北大学电子测试技术国防科技重点实验室太原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

随着现代军事战争模式的转变,精确制导弹药将成为战场上的常规武器,将常规弹药进行制导化改造,提高其打击精度势在必行。而弹体导航参数信息的可靠高精度测量是制导弹药实现精准打击的前提。为解决陀螺仪量程与测量精度相悖的问题,提出... 详细信息

随着现代军事战争模式的转变,精确制导弹药将成为战场上的常规武器,将常规弹药进行制导化改造,提高其打击精度势在必行。而弹体导航参数信息的可靠高精度测量是制导弹药实现精准打击的前提。为解决陀螺仪量程与测量精度相悖的问题,提出了多传感器复合量程测试理念,基于MEMS(微机电系统)陀螺仪搭建角速度测量系统,并进行模拟弹载试验。试验结果表明,复合量程角速度测量系统功能正常,动态功耗稳定,在模拟弹载环境下工作性能良好,具备一定的工程应用价值。

关键词：角速度惯性测量复合量程系统集成

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基于随机逼近算法的线缆压降自补偿电源系统

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探测与控制学报 2025年第2期47卷 102-108页

作者：张元园李杰胡陈君何淑典李华曹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 淮海工业集团有限公司山西长治046012

针对传统弹载测试系统电源无法自适应补偿线缆压降、动态负载情况下用电处无法获取精准的电压,影响电气性能的问题,提出一种基于随机逼近算法的电源系统。通过闭环控制思想实现对负载端电压的监测与实时补偿,以现场可编程门阵列(FPGA)... 详细信息

针对传统弹载测试系统电源无法自适应补偿线缆压降、动态负载情况下用电处无法获取精准的电压,影响电气性能的问题,提出一种基于随机逼近算法的电源系统。通过闭环控制思想实现对负载端电压的监测与实时补偿,以现场可编程门阵列(FPGA)为主控芯片,控制高精度数字电位器进行迭代,使得负载电压逐步逼近理想电压。实验结果表明,该系统最大误差为19 mV,最高转换效率为93.3%,能够对线缆阻抗导致的压降进行自适应补偿,保证负载电压维持在较高精度,满足弹载测试系统对电源的要求。

关键词： FPGA 压降补偿闭环控制随机逼近

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基于SRIO的双备份数据传输

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集成电路与嵌入式系统 2024年第6期24卷 77-82页

作者：焦新泉杨建楠朱振麟徐胜中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室电子测试技术国家重点实验室太原030051

为了解决在特殊条件下数据通道受到外界因素影响导致数据无法传输的问题,提出一种基于SRIO的双备份数据传输设计方案。设计中使用两个独立的SRIO IP核来实现主路通道和备份通道数据的独立传输,同时通过通道选择模块对数据传输通道进行... 详细信息

为了解决在特殊条件下数据通道受到外界因素影响导致数据无法传输的问题,提出一种基于SRIO的双备份数据传输设计方案。设计中使用两个独立的SRIO IP核来实现主路通道和备份通道数据的独立传输,同时通过通道选择模块对数据传输通道进行备份选择。该方案以Xilinx的Kintex 7系列FPGA为SRIO的连接设备,物理层以FPGA芯片内部集成的GTX高速串行收发器作为传输基础;传输链路采用“光模块+光缆”代替电缆实现数据的高速可靠传输,该方案已运用到遥测系统数据采集装置项目,实现了FPGA设备间双备份数据传输。

关键词： SRIO 双备份 FPGA GTX高速串行收发器 Kintex 7

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压敏电阻排布对压力传感器输出特性的影响

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微纳电子技术 2025年第6期62卷 60-67页

作者：王旦旦雷程闫施锦冀鹏飞梁庭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

通过有限元仿真分析,研究了压敏电阻排布对压力传感器输出特性的影响。使用COMSOL软件对传感器芯片进行了力电耦合分析,重点对比了在相同形状的膜片上将压敏电阻位置按常规排布和经过改进后排布时的输出特性差异,同时对比了不同形状膜片... 详细信息

通过有限元仿真分析,研究了压敏电阻排布对压力传感器输出特性的影响。使用COMSOL软件对传感器芯片进行了力电耦合分析,重点对比了在相同形状的膜片上将压敏电阻位置按常规排布和经过改进后排布时的输出特性差异,同时对比了不同形状膜片(方形膜、圆形膜、E型膜)上压敏电阻位置优化的趋势及其对输出特性的改善效果。通过对比分析发现,压敏电阻位置的优化能够显著提高传感器的输出电压和灵敏度,最小提升达到29.07%,最大提升可达到45.92%。此外,仿真结果还表明,压敏电阻位置的优化趋势普遍指向应力集中区域,特别是膜片的边缘和固支连接处,将压敏电阻布置于应力集中的区域能够显著改善传感器的响应性能。这项研究为进一步提升压力传感器的输出特性提供了理论依据和设计参考。

关键词：压敏电阻压力传感器力电耦合膜片形状输出电压应力集中区

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面向CMUT环形阵列的超声成像系统设计

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微纳电子技术 2025年第6期62卷 27-34页

作者：吴帅琦何常德孙帅文柴翰驰罗梦珂张文栋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

电容式微机械超声换能器(CMUT)具有频带宽、成本低、易于与电路集成等优点,在超声环形阵列的构建中展现出独特优势,在医学成像领域有广泛的应用潜力。基于自主研制的一种CMUT环形阵列结构,设计并搭建了多通道超声成像系统。该系统设计... 详细信息

电容式微机械超声换能器(CMUT)具有频带宽、成本低、易于与电路集成等优点,在超声环形阵列的构建中展现出独特优势,在医学成像领域有广泛的应用潜力。基于自主研制的一种CMUT环形阵列结构,设计并搭建了多通道超声成像系统。该系统设计了以现场可编程门阵列(FPGA)为主控的32通道超声收发板卡,采用PXIe高性能模块化设计,通过N张板卡实现32×N个通道的脉冲发射与超声回波采集,且支持最低几百kHz至最高65 MHz的采样率,适配不同CMUT的中心频率。通过对亚克力圆柱体进行成像测试,表明系统具有良好的性能。该系统具有可扩展的模块化硬件结构与高度灵活的参数配置方案,为基于CMUT的多通道医学超声成像系统的实际应用提供了技术支撑。

关键词：电容式微机械超声换能器(CMUT) 现场可编程门阵列(FPGA) 环形阵列系统设计超声成像

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基于GD32的低功耗、大容量存储器设计

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集成电路与嵌入式系统 2025年第2期25卷 75-81页

作者：刘利鹏任勇峰王继贤中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

针对飞行器嵌入式系统对低功耗、高效数据存储解决方案的需求,设计并实现了一种基于GD32微控制器的存储系统,以解决传统基于FPGA的存储系统在高成本、高功耗和技术依赖方面的局限性。本研究采用GD32F470VGT6作为主控单元,结合EXMC接口... 详细信息

针对飞行器嵌入式系统对低功耗、高效数据存储解决方案的需求,设计并实现了一种基于GD32微控制器的存储系统,以解决传统基于FPGA的存储系统在高成本、高功耗和技术依赖方面的局限性。本研究采用GD32F470VGT6作为主控单元,结合EXMC接口连接外部存储器NAND Flash,利用USBHS进行数据通信。描述了NAND Flash坏块管理和存储逻辑以及低功耗模式管理。测试结果表明,在执行存储操作时,存储器功耗约为70 mA,平均存储速率达到10.6 MB/s,并且传输数据准确无误。

关键词：嵌入式系统 GD32F470VGT6 EXMC NAND Flash 数据存储

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