检索结果-内蒙古大学图书馆

国外电子测量技术 2022年第4期41卷 176-180页

作者：任勇峰冯宇航刘东海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

针对某项目多通道信号采集的需求,设计了一种高精度、高可靠性的采集装置。系统以FPGA为控制芯片对多路传感器信号进行采集。待采集信号先通过信号调理和模拟开关滤波稳压处理,随后进行AD转换并编帧为数组形式,最后通过RS-422发送端完... 详细信息

针对某项目多通道信号采集的需求,设计了一种高精度、高可靠性的采集装置。系统以FPGA为控制芯片对多路传感器信号进行采集。待采集信号先通过信号调理和模拟开关滤波稳压处理,随后进行AD转换并编帧为数组形式,最后通过RS-422发送端完成对数据的上传。为了提高系统的灵活性和抗干扰能力,数字变换器采用模块化设计,由主控卡和电源卡构成。并采用SAR型模数转换器来提高采集精度。结合上位机与测试工装进行验证,经大量实验结果显示,该系统模块化稳定,采集精度优于0.5%,可达到项目需求。

关键词：信号采集模数转换滤波 SAR型

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基于HHO算法的铠装热电偶动态补偿方法研究

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国外电子测量技术 2023年第2期42卷 139-144页

作者：王志超张志杰李岩峰张秋宁中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 北华航天工业学院廊坊065000

由于铠装热电偶的时间常数较长、动态特性差,在动态测试中会产生动态误差,往往不能满足实际测量需求。提出一种基于哈里斯鹰优化算法(Harris hawk optimization,HHO)的动态补偿模型设计方法,使用该补偿模型,改善了铠装热电偶的动态特性... 详细信息

由于铠装热电偶的时间常数较长、动态特性差,在动态测试中会产生动态误差,往往不能满足实际测量需求。提出一种基于哈里斯鹰优化算法(Harris hawk optimization,HHO)的动态补偿模型设计方法,使用该补偿模型,改善了铠装热电偶的动态特性。采用基于高温检定炉的实验系统得到铠装热电偶的动态标定实验数据,同时使用HHO算法优化选取动态补偿模型的参数,完成动态补偿模型设计。实验表明:通过此试验系统及方法可将铠装热电偶的时间常数从37.33 s减小到1.91 s。在某些特定工作环境下,可使用此方法改善热电偶传感器的动态特性,延长其使用寿命,降低成本。

关键词：哈里斯鹰优化算法铠装热电偶动态补偿动态误差

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谐振式无线无源温度传感器的高温性能优化与设计

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微纳电子技术 2022年第9期59卷 905-910页

作者：许福佳苏淑靖张丽丽任婷中北大学仪器与电子学院太原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

基于谐振腔理论设计了一款适合在超高温下工作的无线无源温度传感器。通过对传感器进行建模分析,研究了传感器的各项参数对谐振频率的影响,确定了传感器的最佳结构尺寸。并且根据优化结果进行传感器的制作。该传感器以氧化铝陶瓷作为基... 详细信息

基于谐振腔理论设计了一款适合在超高温下工作的无线无源温度传感器。通过对传感器进行建模分析,研究了传感器的各项参数对谐振频率的影响,确定了传感器的最佳结构尺寸。并且根据优化结果进行传感器的制作。该传感器以氧化铝陶瓷作为基底,采用丝网印刷技术将缝隙天线集成到基底上。最后,搭建测试平台对传感器的性能进行测试。结果表明,25~400℃时传感器的灵敏度为66.667 kHz/℃,400~1 000℃时传感器的灵敏度为216.667 kHz/℃。经过实验测试证明该传感器可应用于航空航天等领域的高温测量。

关键词：传感器谐振腔无线无源传感器高温氧化铝陶瓷谐振频率

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基于FPGA与DSP的INS/BDS组合导航数据精确对准方法

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电子测量技术 2022年第2期45卷 22-25页

作者：纪志敏李杰胡陈君张泽宇王帅李炳臻中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

INS/BDS组合导航数据来源于不同的分系统,而不同系统之间在硬件和软件方面的因素都会导致系统间数据不同步,影响最终组合导航精度。可见在组合导航的应用中数据对准非常重要。针对这一问题,采用FPGA+DSP小型导航解算平台实现INS/BDS组... 详细信息

INS/BDS组合导航数据来源于不同的分系统,而不同系统之间在硬件和软件方面的因素都会导致系统间数据不同步,影响最终组合导航精度。可见在组合导航的应用中数据对准非常重要。针对这一问题,采用FPGA+DSP小型导航解算平台实现INS/BDS组合导航数据对准的方法。将BDS接收机的1PPS所激发的可调脉冲作为中断,通过FPGA主控芯片的控制实现对惯性传感器以及卫星导航模块的数据采集编帧和计时,然后由DSP实现对时延误差的计算以及外推拟合补偿,从而达到INS/BDS实时数据同步对准的目的。多次试验对比表明,该方法能够将位置精度提高50%左右,能够达到并且完成数据对准的要求,有一定的工程应用价值。

关键词： INS/BDS 组合导航数据同步嵌入式平台 FPGA DSP

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基于微元法的侵彻体弹头摩擦升温计算方法

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探测与控制学报 2022年第2期44卷 34-40页

作者：邵伟范锦彪耿宇飞王玮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

针对目前侵彻体侵彻目标靶摩擦升温计算简化为稳态过程、弹头摩擦力及法向力按均值处理,导致计算结果精度不高的问题,提出基于微元法的侵彻体弹头摩擦升温计算方法。该方法在微元法的基础上构建了侵彻体轴向阻力摩擦力热量温度的函数式... 详细信息

针对目前侵彻体侵彻目标靶摩擦升温计算简化为稳态过程、弹头摩擦力及法向力按均值处理,导致计算结果精度不高的问题,提出基于微元法的侵彻体弹头摩擦升温计算方法。该方法在微元法的基础上构建了侵彻体轴向阻力摩擦力热量温度的函数式,通过设定的侵彻体初速度、靶体密度、导热系数等物理参数获得侵彻体头部的温升曲线。计算结果表明,基于微元法的侵彻体弹头摩擦升温计算结果与ANSYS/LS-DYNA仿真结果吻合性较好,更适合用于侵彻体弹头摩擦升温理论计算。

关键词：冲击动力学侵彻阻力摩擦热力学有限元分析

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容栅传感与物联组网的城市隧道内涝监测预警系统设计

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传感技术学报 2023年第12期36卷 1981-1987页

作者：赵亮陈昌鑫王丽君张昆张倩茹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 华北水利水电大学机械学院河南郑州450045

针对极端天气引起断网、断电环境下常规智能设备易失效所导致的水位信号难以测量和实时传输问题,设计了容栅传感结构并利用物联网组建了内涝监测预警系统。利用与水位随动的动栅和静止的静栅构成非接触式容栅传感器,并接入电容测试电路... 详细信息

针对极端天气引起断网、断电环境下常规智能设备易失效所导致的水位信号难以测量和实时传输问题,设计了容栅传感结构并利用物联网组建了内涝监测预警系统。利用与水位随动的动栅和静止的静栅构成非接触式容栅传感器,并接入电容测试电路采集水位相关信号,构建了ZigBee组网现场短距离传输及显示预警和NB-IoT远程云端监控预警的冗余式内涝监测预警网络,搭建系统进行实验验证。结果表明:冗余式设计提高了内涝监测预警网络可靠性,可在一般强降雨天气下实现出口处现场预警及远程监控,以及在极端天气环境下远程监控失效但现场预警持续工作。

关键词：容栅传感器 ZigBee NB-IoT 物联网水位测试

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电容式微机械超声换能器的水下收发性能

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微纳电子技术 2023年第6期60卷 868-875页

作者：党荣卢小星何常德彭波张国军王任鑫杨玉华崔建功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 中北大学电子测试技术重点实验室太原030051 中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621999

为满足水下超声探测的应用需求,设计了一种采用硅基集成电路制造工艺制备的电容式微机械超声换能器(CMUT)。首先介绍了CMUT的工作原理及其结构参数,然后完成了CMUT的水密封装,最后对封装后CMUT的电容-电压(C-V)特性、发送电压响应级、... 详细信息

为满足水下超声探测的应用需求,设计了一种采用硅基集成电路制造工艺制备的电容式微机械超声换能器(CMUT)。首先介绍了CMUT的工作原理及其结构参数,然后完成了CMUT的水密封装,最后对封装后CMUT的电容-电压(C-V)特性、发送电压响应级、接收灵敏度与回波信号进行测试。测试结果表明,封装后的CMUT具有良好的C-V特性,电容变化量最大可达313.7 pF,其发送电压响应级最大值为163.83 dB@2 MHz,接收灵敏度最大值为-228.27 dB@1 MHz,因此其在水下环境具备良好的发射超声波与接收超声波的能力。该研究结果为高密度CMUT阵列的设计和封装及水下超声探测提供了理论和应用依据。

关键词：电容式微机械超声换能器(CMUT) 水下超声探测水密封装发送电压响应级接收灵敏度

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面向微集成的金刚石NV色心与微波天线的一体化

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微纳电子技术 2022年第2期59卷 151-155,168页

作者：袁华马宗敏郑斗斗王雪敏柴笑晗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

针对金刚石氮空位(NV)色心量子传感器中微波天线体积大、无法与金刚石紧密接触造成天线与金刚石位置不固定、引起传感器灵敏度低的问题,设计了一种将微波天线集成到金刚石NV色心的一体化方法。采用导电性更强的金薄膜作为天线材料,通过... 详细信息

针对金刚石氮空位(NV)色心量子传感器中微波天线体积大、无法与金刚石紧密接触造成天线与金刚石位置不固定、引起传感器灵敏度低的问题,设计了一种将微波天线集成到金刚石NV色心的一体化方法。采用导电性更强的金薄膜作为天线材料,通过高频结构模拟器(HFSS)仿真软件确定天线尺寸。利用微纳加工工艺和磁控溅射技术在金刚石NV色心表面制作了微波天线,实现了金刚石一体化微波天线。对金刚石一体化微波天线的仿真与实验数据进行对比分析。与传统微波天线相比,设计的天线体积缩小约50%,激发荧光效率和磁场灵敏度分别提升了约20倍和约10 nT/Hz^(1/2)。该方法结合3D打印技术可有望大幅缩小金刚石NV色心量子传感器的体积,对量子器件的微集成化发展具有重要意义。

关键词：量子传感器微波天线氮空位(NV)色心微纳加工工艺微集成

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一种新型宽输入低纹波负载模拟变换器的设计

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中北大学学报（自然科学版） 2022年第2期43卷 173-179页

作者：梁东飞苏淑靖梁文科邢震震周广兴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

为提高能馈型直流电子负载的稳态精度和拓宽电压输入范围,提出了一种新型的负载模拟变换器——AB互补型Buck-Boost变换器.新型变换器基于交错互补消除纹波的思想,设计了A型和B型两部分电路,其中A型电路采用传统的四管Buck-Boost拓扑结构... 详细信息

为提高能馈型直流电子负载的稳态精度和拓宽电压输入范围,提出了一种新型的负载模拟变换器——AB互补型Buck-Boost变换器.新型变换器基于交错互补消除纹波的思想,设计了A型和B型两部分电路,其中A型电路采用传统的四管Buck-Boost拓扑结构,在开关周期内,通过对驱动波形的移相达到电感电流波形呈点对称的目的;B型电路在A型电路的基础上在Buck级和Boost级分别增加了一个图腾柱,通过对4个图腾柱驱动波形的控制,在开关周期内产生与A型电路的电感电流互补的点对称电感电流波形,从而实现了电感纹波的相互抵消.借助Simulink平台搭建了传统Buck-Boost变换器和AB互补型Buck-Boost变换器的仿真模型,在相同的仿真参数下对比两种变换器的电流纹波.结果表明,AB互补型Buck-Boost变换器对电流纹波的抑制效果明显优于传统四管Buck-Boost电路,且相比普通的Boost负载模拟变换器其升压比范围从1~9拓宽到0.12~9.99.

关键词： Buck-Boost变换器电流纹波负载模拟宽输入电路仿真

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基于MEMS水听器的水下探测系统设计与实现

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微纳电子技术 2024年第3期61卷 101-111页

作者：裴嘉裕张国军荆博原柳燕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

微电子机械系统(MEMS)水听器作为声呐的核心部件,具有灵敏度高、低频特性好的优势,在进行水下探测时,可同时得到水下声场的声压及振速信息,被广泛应用于声呐浮标、无人水下航行器(UUV)等水下平台,实现对水下目标的实时探测。以现场可编... 详细信息

微电子机械系统(MEMS)水听器作为声呐的核心部件,具有灵敏度高、低频特性好的优势,在进行水下探测时,可同时得到水下声场的声压及振速信息,被广泛应用于声呐浮标、无人水下航行器(UUV)等水下平台,实现对水下目标的实时探测。以现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心,基于MEMS水听器,选择合理的存储协议和能量检测算法,设计并实现了一套应用于声呐浮标的水下探测系统,并开展了室内测试与室外湖试实验。室内测试结果显示,MEMS水听器的矢量通道灵敏度约为-210 dB@100 Hz,可测带宽为10~2000 Hz,具有平滑的“8”字指向性;标量通道具有全向性,灵敏度为-189.5 dB@100 Hz,可测带宽为10~1250 Hz;系统功耗约1.55 W,同步采样率为10 kHz,存储容量为64 GB,可实现信号的实时检测以及对3路模拟信号和3路数字信号的存储。湖试实验结果表明,该系统在水下能够稳定工作,可以连续工作约23 h,经数据处理分析,系统采集到的水声信号正常,对目标信号的探测性能良好。

关键词：微电子机械系统(MEMS) 水听器声呐浮标水下探测现场可编程门阵列(FPGA)

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