检索结果-内蒙古大学图书馆

红外与激光工程 2025年第06期 280-290页

作者：王奕杰张心茹张磊樊磊谭秋林中北大学微纳器件与系统教育部重点实验室中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室

工业排放的大量二氧化碳是导致全球变暖的主要原因之一，引发极端天气事件频发、海平面上升、冰川融化等严重问题，非分光红外（NDIR）传感器具有长期稳定性和快速响应性，被广泛用于工业CO2排放监测。然而，NDIR传感器的精度受到光程... 详细信息

工业排放的大量二氧化碳是导致全球变暖的主要原因之一，引发极端天气事件频发、海平面上升、冰川融化等严重问题，非分光红外（NDIR）传感器具有长期稳定性和快速响应性，被广泛用于工业CO2排放监测。然而，NDIR传感器的精度受到光程长度的影响，小型化NDIR传感器的体积限制了光程长度，导致传感器灵敏度不足，精度较低。针对上述问题，创新性地设计了一款具有长光程气室的小型双通道NDIR二氧化碳浓度传感器。该传感器具有多段折返型气室结构，在紧凑的尺寸（30 mm×30 mm×11 mm）内实现了208.47 mm的有效光程，显著提升了传感器的灵敏度。传感器内部通过具有二阶带通滤波器的小信号调理电路，降低了数据传输过程中的噪声干扰。此外，采用遗传算法优化的BP神经网络，构建了探测器双通道输出值、气室温度与二氧化碳浓度之间的关系模型，在实现温度补偿的同时减少了非线性误差的影响，提高了测量的准确性。最终经过测试，该系统能够在的-10～40℃范围内，实现0%～3%浓度下的测量，绝对误差在0.043%以内，均方根误差为0.99，对小型化NDIR气体传感器的研究提供了有价值的参考。

关键词：气体传感器 NDIR 温度补偿反向传播神经网络遗传算法

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偏振光/微惯导系统组合航向角融合方法

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传感器与微系统 2023年第7期42卷 28-31页

作者：赵鑫申冲俞华芦竹茂孟晓凯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 国网山西省电力公司电力科学研究院山西太原030001 中北大学仪器与电子学院山西太原030051

针对偏振光罗盘(PC)导航结合惯性导航系统(INS)组合导航系统的实现易受PC和INS输出频率差异以及PC工作环境干扰和限制的问题,本文不仅提出了一种基于多速率容积卡尔曼滤波器(MR-CKF)的针对INS和PC不同采样频率的无缝组合导航信息融合算... 详细信息

针对偏振光罗盘(PC)导航结合惯性导航系统(INS)组合导航系统的实现易受PC和INS输出频率差异以及PC工作环境干扰和限制的问题,本文不仅提出了一种基于多速率容积卡尔曼滤波器(MR-CKF)的针对INS和PC不同采样频率的无缝组合导航信息融合算法,而且针对PC信号失锁时,提出一种基于径向基函数神经网络(RBFNN)的PC输出数据预测方法。利用PC和INS数据对不同轨道地面车辆导航实验结果,进行了实验验证并与传统方法进行比较,结果表明:在PC失锁的情况下,所提出的无缝组合航向角融合方法仍具有较高的精度。

关键词：惯性导航系统偏振光导航卡尔曼滤波航向角径向基函数神经网络

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基于BFGS算法的MEMS加速度计自动调零法

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兵器装备工程学报 2021年第2期42卷 184-188页

作者：李春雨裴东兴瞿竟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

针对滑动变阻器调零误差较大、不易用线性数值方法求解,提出了一种用于弹载测试仪的基于BFGS算法的自动调零方法。求解过程可以避开采用牛顿迭代法海森矩阵非正定的缺陷,保证较快的收敛速度,便于DSP快速的求解。DSP控制数字电位器精确调... 详细信息

针对滑动变阻器调零误差较大、不易用线性数值方法求解,提出了一种用于弹载测试仪的基于BFGS算法的自动调零方法。求解过程可以避开采用牛顿迭代法海森矩阵非正定的缺陷,保证较快的收敛速度,便于DSP快速的求解。DSP控制数字电位器精确调零,还可以消除长时间工作状态下由传感器温漂产生的缓慢累进系统误差。经过冲击实验、实弹模拟实验和数值分析,验证了此方法的可靠性。

关键词：弹载测试仪 MEMS 精密调零 BFGS 系统误差

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基于FPGA与DSP遥测声压谱分析装置设计

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电子器件 2023年第2期46卷 449-454页

作者：张凡王丽蓉孔凡玲施睿北京临近空间飞行器系统工程研究所北京100000 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

为压缩飞行器遥测系统运行过程中的数据传输量,设计了遥测声压谱分析装置。设计基于FPGA与DSP双核架构,配合流水线作业的设计理念,采集信号的同时进行数据时频转换,并实时将数据处理结果传输给外部设备。噪声信号声压谱密度(SPL)算法运... 详细信息

为压缩飞行器遥测系统运行过程中的数据传输量,设计了遥测声压谱分析装置。设计基于FPGA与DSP双核架构,配合流水线作业的设计理念,采集信号的同时进行数据时频转换,并实时将数据处理结果传输给外部设备。噪声信号声压谱密度(SPL)算法运用1/3倍频程的方式选择噪声的频率带,采用快速傅里叶变换法(FFT),极大地降低运算量,缩短数据转换时间,从而实现数据传输的实时性。测试结果表明,该数据预处理装置算法的误差小于3.4%,设计具有良好的实时性和稳定性,具有较高的实用价值。

关键词：数据处理遥测声压谱分析装置声压谱密度(SPL) 1/3倍频程快速傅里叶变换法(FFT)

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基于STM32的嵌入式大电压实时监测系统

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电子设计工程 2023年第7期31卷 151-155页

作者：白效昆张会新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

针对高校实验室电压监测的资源利用率低、成本高等问题,提出了一种具备大电压检测功能的嵌入式PLC,可以广泛应用于电压安全检测等系统。采用STM32作为主控制器,采取多种抗干扰措施来搭建基本传输平台,设计PLC运行系统,优化模拟量采集模... 详细信息

针对高校实验室电压监测的资源利用率低、成本高等问题,提出了一种具备大电压检测功能的嵌入式PLC,可以广泛应用于电压安全检测等系统。采用STM32作为主控制器,采取多种抗干扰措施来搭建基本传输平台,设计PLC运行系统,优化模拟量采集模块,使用Modbus TCP协议完成PLC之间的联网交互,满足高校实验室场景下的用电检测要求。相比于市面上的各类用电监测方案,该系统设计合理可靠,实现大电压的实时监控,且具有精度高、体积小、质量轻、成本低、程序简单可修改等优点,可以节省大量的人力物力资源。

关键词： STM32 大电压嵌入式PLC FX3U

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基于半圆柱增敏结构的柔性光纤压力传感器设计

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电子器件 2022年第5期45卷 1066-1070页

作者：刘宏艺李晨张会新王星来隋丹丹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 北京宇航系统工程研究所北京100000

为了进一步增强光纤压力传感器的灵敏度,提出了一种基于半圆柱结构设计的柔性光纤压力传感器。此结构使用聚二甲硅氧烷(PDMS)作为该传感器柔性基底,传感器外部受力时,首先PDMS发生形变,从而使得光纤发生形变,最终光纤发生轴向拉伸。利... 详细信息

为了进一步增强光纤压力传感器的灵敏度,提出了一种基于半圆柱结构设计的柔性光纤压力传感器。此结构使用聚二甲硅氧烷(PDMS)作为该传感器柔性基底,传感器外部受力时,首先PDMS发生形变,从而使得光纤发生形变,最终光纤发生轴向拉伸。利用光频域反射计(OFDR)测量光纤的轴向应变,对所提出的增敏结构传感器进行ABAQUS有限元仿真分析和实验验证。结果表明,该半圆柱增敏结构可以有效提高传感器的灵敏度。在0~160 kPa的测压范围内,仿真得到的传感器的灵敏度为2.160 39με/kPa,实验测得传感器的灵敏度能够达到2.068 06με/kPa。

关键词：光纤压力传感器聚二甲基硅氧烷(PDMS) 灵敏度 Abaqus仿真光频域反射计(OFDR)

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非接触式涡轮叶片温度测量无线供电系统研究

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兵器装备工程学报 2021年第4期42卷 198-202页

作者：赵阳马游春刘鹏媛何巧中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

针对涡轮叶片上的温度测量采用电池供电时的电能储存有限、不能长时间对部件上的被测参量进行测量以及增加了额外的重量等一系列问题,设计了一种非接触式的无线供电系统;利用Maxwell电磁场软件对充电线圈进行了有限元分析,再搭配Simplo... 详细信息

针对涡轮叶片上的温度测量采用电池供电时的电能储存有限、不能长时间对部件上的被测参量进行测量以及增加了额外的重量等一系列问题,设计了一种非接触式的无线供电系统;利用Maxwell电磁场软件对充电线圈进行了有限元分析,再搭配Simplorer电路仿真软件对整体电路进行联合仿真;仿真结果证实在间距3 mm的情况下无线供电系统可达94%的充电效率;系统的搭建分别使用了IDT公司的P9242和P9221作为发射和接收部分的主控IC,经实测,在3 mm间距输出功率为15 W时系统的充电效率可达90%,满足了旋转部件的无线供电要求。

关键词：涡轮叶片无线供电系统 Maxwell Simplorer 联合仿真

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面向车辆动态监测的低频振动能量收集器

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测试技术学报 2025年

作者：郭家栋宋晓光何剑中国航天科技集团有限公司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

在环境中捕获宽带随机振动能量为车辆上的各类传感器和监控设备供电是一种潜在的有效途径。然而，传统能量采集器难以实现稳定的输出，这给能量管理电路的设计带来了挑战。提出了一种面向车辆动态监测的低频振动能量收集器，包括配重单... 详细信息

在环境中捕获宽带随机振动能量为车辆上的各类传感器和监控设备供电是一种潜在的有效途径。然而，传统能量采集器难以实现稳定的输出，这给能量管理电路的设计带来了挑战。提出了一种面向车辆动态监测的低频振动能量收集器，包括配重单元、齿轮箱和发电机组成。配重单元有效感知低频微弱振动，通过齿轮箱的内嵌和外嵌收紧储能系统实现能量储存与释放，最终由发电轮系实现能量的定量释放，从而实现振动能向电能的高效转化，为传感系统提供持续供电。实验表明，该采集器能够有效采集3～18 Hz范围内的宽频振动，在谐振频率为6 Hz时，采集器单次释放的最大平均功率为34.9 mW，输出能量为58 mJ，能将22 mF的电容在100 s内充电至10.95 V。此技术在车辆运行过程中能够高效收集低频振动能量，对微能源采集技术的发展具有深远的指导意义。

关键词：低频随机振动宽频振动定量释放能量采集器动态监测系统

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基于卷积神经网络的自动调制识别方法

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电子设计工程 2023年第4期31卷 159-163页

作者：郝立鑫崔永俊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

针对调制信号识别精度不足的问题,提出了基于卷积神经网络和注意力机制的识别方法。该方法在卷积神经网络的卷积层与池化层之间增加了注意力机制,赋予调制信号关键特征更高的权重,对信号进行时频分析并转换为频谱图作为模型的输入,模型... 详细信息

针对调制信号识别精度不足的问题,提出了基于卷积神经网络和注意力机制的识别方法。该方法在卷积神经网络的卷积层与池化层之间增加了注意力机制,赋予调制信号关键特征更高的权重,对信号进行时频分析并转换为频谱图作为模型的输入,模型分别对八种数字调制信号及三种模拟调制信号进行识别。按照控制变量原理设置了两组对比实验,将该文方法与现有方法进行对比,实验结果表明,该文方法在信噪比为-10~14 dB时,识别准确率提高了0%~9%,在信噪比为0 dB时准确率提高了近9%,由实验结果可知该文提出的方法优于现有方法。

关键词：深度学习卷积神经网络调制识别注意机制

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基于改进U-Net的低剂量CT图像重建方法

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现代电子技术 2023年第9期46卷 41-45页

作者：朱榕榕王明泉曹鹏娟范涛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

针对低剂量CT图像重建会产生噪声和伪影的问题,在U-Net神经网络基础上引入残差学习和空间注意力机制,在编解码过程中嵌入跳跃连接为上采样增加多尺度信息,使用AAPM公开数据集CT影像进行模型训练和测试。选取峰值信噪比(PSNR)、结构相似... 详细信息

针对低剂量CT图像重建会产生噪声和伪影的问题,在U-Net神经网络基础上引入残差学习和空间注意力机制,在编解码过程中嵌入跳跃连接为上采样增加多尺度信息,使用AAPM公开数据集CT影像进行模型训练和测试。选取峰值信噪比(PSNR)、结构相似性(SSIM)和均方根误差(RMSE)作为图像性能评价指标。在CT重建结果的测试中,与未处理的图像相比,网络模型处理后图像的PSNR、SSIM和RMSE指标平均值分别提升21.699%、2.263%和40.833%。实验结果表明,改进的U-Net神经网络模型能够减少噪声和伪影,保留了更多的纹理细节,对低剂量CT重建图像质量的提高有一定效果。

关键词：低剂量CT 图像重建神经网络残差网络空间注意力机制图像去噪

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