检索结果-内蒙古大学图书馆

传感器与微系统 2025年第5期44卷 99-102页

作者：赵东阳张晓龙张婕何剑中兵无人机研究院北京100089 中国恩菲工程技术有限公司北京100038 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

柔性振动传感器在机械结构监测、机器振动及人体运动监测等领域应用广泛。柔性电磁传感器因受限的磁场及线圈匝数而输出性能较低。研制了一种基于3D叠层微线圈的全柔性膜-岛结构电磁振动传感器。通过引入磁性膜-岛结构集中通过线圈的磁... 详细信息

柔性振动传感器在机械结构监测、机器振动及人体运动监测等领域应用广泛。柔性电磁传感器因受限的磁场及线圈匝数而输出性能较低。研制了一种基于3D叠层微线圈的全柔性膜-岛结构电磁振动传感器。通过引入磁性膜-岛结构集中通过线圈的磁场,传感器输出电压增加了1.6倍。柔性线圈的多层堆叠设计使传感器输出增加了2.4倍。该全柔性电磁振动传感器能够响应频率为3~16 Hz的振动。当频率为3 Hz时,传感器输出电压灵敏度为0.0490 mV/(m/s^(2))。此外,该全柔性电磁振动传感器能够监测人体的不同运动,包括走路、跳跃及跑步。该研究为可穿戴人体智能感知领域提供了广阔的应用前景。

关键词：柔性电磁感应振动传感器 3D叠层线圈膜-岛结构人体运动监测

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基于QPSO的微基线声阵列优化布设方法

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国外电子测量技术 2022年第8期41卷 1-6页

作者：孙泽鹏李剑苏新彦刘晓佳马明星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

针对单兵声目标探测中,由于麦克风拓扑结构优化不足,造成目标定位精度低的问题,提出了一种基于量子粒子群算法的声阵列优化布设方法。首先利用量子粒子群全局搜索的优势,将麦克风声阵列坐标作为搜索粒子,在预设区域内进行全局寻优;其次... 详细信息

针对单兵声目标探测中,由于麦克风拓扑结构优化不足,造成目标定位精度低的问题,提出了一种基于量子粒子群算法的声阵列优化布设方法。首先利用量子粒子群全局搜索的优势,将麦克风声阵列坐标作为搜索粒子,在预设区域内进行全局寻优;其次利用均方根误差构造粒子搜索的适应度函数,得到最佳位置评价准则;最后进行数值仿真,通过环形全向声源定位实验,对比不同麦克风拓扑结构的定位性能。实验结果表明,与规则布站方式相比,优化后的阵列定位精度有明显的提升,其中几何精度因子降低至1.470 2 m,克拉美-罗下界减小至1.281 0 m,球概率误差缩减至1.4 m。为我国单兵高精度声源定位、态势感知提供有力的理论支撑。

关键词：量子粒子群算法声源定位阵列优化均方根误差

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FPGA的毫米波雷达数据实时存储系统设计

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单片机与嵌入式系统应用 2023年第5期23卷 88-91页

作者：马游春陈韶康叶思楠宋壮壮中北大学电子测试技术国家重点实验室太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室

针对数据量大、传输速度快的无人机机载毫米波雷达数据实时存储需求,以FPGA和微型电脑为核心设计了一款基于FPGA的毫米波雷达数据实时存储系统。该系统通过接收10路LVDS雷达数据和1路串口GPS数据,经过FPGA处理和混合组帧后,将数据打包通... 详细信息

针对数据量大、传输速度快的无人机机载毫米波雷达数据实时存储需求,以FPGA和微型电脑为核心设计了一款基于FPGA的毫米波雷达数据实时存储系统。该系统通过接收10路LVDS雷达数据和1路串口GPS数据,经过FPGA处理和混合组帧后,将数据打包通过1路千兆网上传给微型电脑,微型电脑通过LabVIEW上位机程序将接收到的数据存储在移动固态硬盘内。实验结果表明,当数据传输速度为30 MB/s时,可准确无误地将数据存储在硬盘内。相比于其他实时存储系统,该系统具有存储速度快、适用范围广和操作简单等特点。

关键词： LVDS 毫米波雷达千兆网 FPGA

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电容式微机械超声换能器的电流信号检测电路设计

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传感器与微系统 2022年第7期41卷 96-100页

作者：党荣何常德孟亚楠卢小星张国军张文栋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

针对在接收超声波信号时电容式微机械超声换能器(CMUT)输出的微弱电流信号检测需求,设计了一种高频微弱电流信号低噪声放大电路,该电路将CMUT换能器输出电流信号转换并放大为电压信号,并将该放大电路和CMUT换能器集成于同一印刷电路板(P... 详细信息

针对在接收超声波信号时电容式微机械超声换能器(CMUT)输出的微弱电流信号检测需求,设计了一种高频微弱电流信号低噪声放大电路,该电路将CMUT换能器输出电流信号转换并放大为电压信号,并将该放大电路和CMUT换能器集成于同一印刷电路板(PCB)基板上,减小了检测电路连接线对CMUT换能器输出性能的影响,提高了整体性能。首先对该低噪放大电路结构进行了交流小信号仿真,并进行了实验验证,然后对CMUT换能器的信噪比、线性度与带宽进行了测试。测试结果表明:集成后的CMUT换能器信噪比为50.62 dB,中心频率工作时的线性度为1.612%,6 dB相对带宽为101.98%。

关键词：电容式微机械超声换能器低噪放大电路频谱响应集成化信噪比宽频带

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基于时差法的高精度超声波风速风向测量系统

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仪表技术与传感器 2022年第2期 79-83页

作者：杨阳阳崔永俊侯钰龙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电子测试技术国防科技重点实验室山西太原030051

针对风速风向对悬索桥的安全性影响,为了实现对悬索桥风速风向的精确监测,设计了基于时差法的高精度超声波风速风向测量系统。系统采用STM32为控制单元,超声波换能器为敏感单元,实现发送和接收超声波信号,MS1022高精度时间测量模块为测... 详细信息

针对风速风向对悬索桥的安全性影响,为了实现对悬索桥风速风向的精确监测,设计了基于时差法的高精度超声波风速风向测量系统。系统采用STM32为控制单元,超声波换能器为敏感单元,实现发送和接收超声波信号,MS1022高精度时间测量模块为测试单元,实现超声波飞行时间的计量,LoRa无线模块为数据传输单元,实现风速风向数据上传至上位机,上位机为显示处理单元,实现数据实时显示。经实际测试,系统风速测量误差在0.1 m/s以内,风向测量偏差不超过0.8°,达到了《数字风速仪检定规程》的标准。

关键词：时差法超声波风速风向滑动窗口滤波算法 LoRa

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压电晶片有源传感器疲劳裂纹声发射检测

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传感器与微系统 2023年第7期42卷 116-119页

作者：郭涛毛国栋梁颖张程杰石帅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 中国运载火箭技术研究院北京100000

为对具有多样性和复杂频谱特征的金属薄板中疲劳裂纹声发射(AE)波形进行研究,在疲劳加载机的作用下,对高强度铝合金2024—T3结构进行了疲劳损伤试验。在试样上安装AE换能器,获取相应疲劳损伤源信号。在接收到疲劳荷载下工件中的损伤源... 详细信息

为对具有多样性和复杂频谱特征的金属薄板中疲劳裂纹声发射(AE)波形进行研究,在疲劳加载机的作用下,对高强度铝合金2024—T3结构进行了疲劳损伤试验。在试样上安装AE换能器,获取相应疲劳损伤源信号。在接收到疲劳荷载下工件中的损伤源信号后,对其波形信息进行分析。实验结果表明,压电晶片有源传感器(PWAS)可以成功地应用于高强度铝合金损伤演化进程中AE的原位检测。波形信息显示,不同负荷下AE信号可以分为不同组,基于AE波形的分析可以提供金属疲劳的综合信息。

关键词：压电晶片有源传感器高强度铝合金疲劳裂纹波传播声发射

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基于STM32的MEMS矢量水听器实时定向系统

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仪表技术与传感器 2022年第5期 77-81页

作者：张一凡张国军荆博原朱珊梁晓琦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矢量水听器具有体积小、成本低、低频特性好等优势,在进行水下目标探测时,能同时拾取水下声场的声压及振速信息,单支水听器就可以实现方位估计。将STM32系列单片机作为控制单元,结合平均声强器算法,设计了一套基于STM32的MEMS矢量... 详细信息

MEMS矢量水听器具有体积小、成本低、低频特性好等优势,在进行水下目标探测时,能同时拾取水下声场的声压及振速信息,单支水听器就可以实现方位估计。将STM32系列单片机作为控制单元,结合平均声强器算法,设计了一套基于STM32的MEMS矢量水听器实时定向系统,并进行了实验验证。实验结果表明,该系统能实现对水下全方位目标的实时方位估计,定向误差为3°。

关键词： MEMS 矢量水听器水下目标探测平均声强器方位估计

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基于APB总线接口的USART IP核设计与验证

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单片机与嵌入式系统应用 2023年第8期23卷 15-19,23页

作者：朱亚琦侯晓娟中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

针对传统UART IP核设计中存在的使用场景单一、不能支持同步通信的不足,设计了一款基于APB总线接口的USART外设。采用模块化设计方式通过Verilog语言对APB总线数据传输模块、寄存器组模块、串行数据发送模块、串行数据接收模块、波特率... 详细信息

针对传统UART IP核设计中存在的使用场景单一、不能支持同步通信的不足,设计了一款基于APB总线接口的USART外设。采用模块化设计方式通过Verilog语言对APB总线数据传输模块、寄存器组模块、串行数据发送模块、串行数据接收模块、波特率发生模块进行了详细设计,并使用Simvision软件通过UVM验证方法学对电路的异步/同步通信功能进行验证。验证结果表明,设计的IP核在实现异步数据收发的基础上可实现基于SPI协议的同步数据收发,相较于传统的UART IP核设计,具有更强的普适性。

关键词：集成电路同步通信 USART UVM

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面向倏逝波传感的光纤谐振腔设计与封装研究

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传感器与微系统 2022年第6期41卷 21-24页

作者：赵荣宇崔建功余亚鑫杨玉华张国军张文栋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

微纳光纤环形谐振腔具有尺寸小、灵敏度高的优点,被广泛应用于应力、温度、湿度等物理量的传感,如何提高器件的稳定性和灵敏度成为近年来研究的热点。面向倏逝波传感应用,仿真分析了不同尺寸参数和封装材料对微纳光纤谐振腔倏逝波效应... 详细信息

微纳光纤环形谐振腔具有尺寸小、灵敏度高的优点,被广泛应用于应力、温度、湿度等物理量的传感,如何提高器件的稳定性和灵敏度成为近年来研究的热点。面向倏逝波传感应用,仿真分析了不同尺寸参数和封装材料对微纳光纤谐振腔倏逝波效应和光学传输特性的影响。通过工艺和封装材料的优化,制备出品质因数达到10^(4)的高品质结型环形谐振腔。研究结果表明:高折射率、低折射率差的封装材料有助于增强倏逝波效应,保护器件并提高器件的品质因数,提升倏逝波传感的灵敏度。本研究为微纳光纤环形谐振腔在倏逝波传感领域的应用积累了研究基础。

关键词：微纳光纤环形谐振腔倏逝波传感

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基于泰伯效应的差分双层光栅光学杠杆放大位移传感器

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微纳电子技术 2024年第5期61卷 86-92页

作者：牛仟起范长江李孟委辛晨光中北大学仪器与电子学院太原030051 中北大学前沿交叉科学研究院太原030051 中北大学动态测试技术国家重点实验室太原030051

研制了一种基于泰伯效应的差分双层光栅光学杠杆放大位移传感器。通过理论计算、仿真分析和实验测试,证明在差分双层光栅后面形成了一个多周期复合光场。当两个光栅之间发生相对位移时,该复合光场随输入位移同步发生移动。由于差分结构... 详细信息

研制了一种基于泰伯效应的差分双层光栅光学杠杆放大位移传感器。通过理论计算、仿真分析和实验测试,证明在差分双层光栅后面形成了一个多周期复合光场。当两个光栅之间发生相对位移时,该复合光场随输入位移同步发生移动。由于差分结构的光学杠杆效应导致复合光场,复合光场位移相对于实际输入位移会产生放大,结合电荷耦合器件(CCD)相机成像检测方式可实现纳米级输入位移的检测。实验系统差分光栅结构周期分别为1.49和1.71μm。经多次重复测试,复合光场放大周期为~11.6μm,放大因子为~7.8,实验分辨率达到~9.8 nm。受益于位移放大,该传感器满足了纳米级精密位移测量对小周期光学光栅和小尺寸CCD像元的高要求,在机械定位、半导体制造等领域展现出良好的应用前景。

关键词：泰伯效应光学杠杆差分双层光栅位移传感器复合光场

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