检索结果-内蒙古大学图书馆

微纳电子技术 2020年第10期57卷 787-792页

作者：王强杨婷婷赵龙薛小斌臧俊斌张增星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

针对目前压阻式水听器在工作时需要外加电源、对温度敏感以及制造过程复杂的问题,提出了一种以AlN为压电材料的压电薄膜式水听器。该水听器由带有上下电极的压电薄膜以及绝缘体上硅(SOI)衬底组成。根据理论计算和有限元仿真分析对水听... 详细信息

针对目前压阻式水听器在工作时需要外加电源、对温度敏感以及制造过程复杂的问题,提出了一种以AlN为压电材料的压电薄膜式水听器。该水听器由带有上下电极的压电薄膜以及绝缘体上硅(SOI)衬底组成。根据理论计算和有限元仿真分析对水听器的结构参数进行了优化以满足其对水下低频声信号的探测需求,并对所设计的水听器进行了微纳尺度下的一体化加工。对所制造的水听器进行了形貌测试,并用激光多普勒测振仪测试了水听器的谐振频率,实验测得的谐振频率为0.516 MHz,与理论计算值0.531 MHz非常接近,验证了理论分析的正确性,为压电水听器的研究与应用提供了一定的参考价值。

关键词：压电水听器微电子机械系统(MEMS) AlN 微纳尺度绝缘体上硅(SOI)

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基于LVDS的光电转换式长线数据传输链路设计

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电子测量技术 2021年第23期44卷 126-130页

作者：赵晓阳张会新薛伟钊庆雨豪彭晴晴中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 北方自动控制技术研究所太原030006

为了满足长线高速信号传输,零误码率的性能需求,利用LVDS接口技术和光电转换方式设计了一种长距离数据传输系统。硬件设计采用MLH系列串行电缆均衡器和驱动器配合使用,增强了同轴电缆差分信号的驱动能力,并进行自适应性补偿;通过光电信... 详细信息

为了满足长线高速信号传输,零误码率的性能需求,利用LVDS接口技术和光电转换方式设计了一种长距离数据传输系统。硬件设计采用MLH系列串行电缆均衡器和驱动器配合使用,增强了同轴电缆差分信号的驱动能力,并进行自适应性补偿;通过光电信号相结合的传输方式,延伸了长线传输距离;逻辑设计通过优化有效和无效数的判断标志,解决了高速数据传输失锁现象。在各种实验环境下,经过多次大容量数据接收测试,表明LVDS信号以300 Mbit/s的速度在百米双绞线和2 km光纤传输链路上可以实现无误码传输,并且已经投入工程应用。

关键词：远距离高速零误码率 LVDS 光电转换失锁

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基于RS485总线的分布式高精度数据采集系统

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仪表技术与传感器 2021年第2期 71-74,79页

作者：陈航严帅刘胜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 北京宇航系统工程研究所北京100076

针对分布式测试系统中物理量种类多、相互之间易干扰,数据需要远距离传输的要求,设计了一种基于RS485总线的分布式数据采集系统。该系统主要包含上位机、主控站点和被控站点,通过定制USB和RS485总线通信协议,实现了总线上40个站点的轮... 详细信息

针对分布式测试系统中物理量种类多、相互之间易干扰,数据需要远距离传输的要求,设计了一种基于RS485总线的分布式数据采集系统。该系统主要包含上位机、主控站点和被控站点,通过定制USB和RS485总线通信协议,实现了总线上40个站点的轮询测量或单站点单通道测量。实验结果表明,该系统实现了数据的可靠传输,有效解决了大面积环境下进行分布式高精度数据采集的问题,具有较好的实用价值。

关键词：分布式 RS485总线高精度智能化 ADS1258 数据采集

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电容式微机械超声换能器线阵的设计及超声成像

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微纳电子技术 2021年第7期58卷 612-620页

作者：索文宇任勇峰吴敏吴子君何常德中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 国网山西省电力公司朔州供电公司山西朔州036000

随着微电子机械系统(MEMS)技术的发展,电容式微机械超声换能器(CMUT)以其良好的特性在超声成像领域获得越来越多的关注,为了验证不同结构的CMUT线阵对超声成像分辨率的影响,提出一种CMUT成像方法。首先设计了一种CMUT结构,中心频率为3 M... 详细信息

随着微电子机械系统(MEMS)技术的发展,电容式微机械超声换能器(CMUT)以其良好的特性在超声成像领域获得越来越多的关注,为了验证不同结构的CMUT线阵对超声成像分辨率的影响,提出一种CMUT成像方法。首先设计了一种CMUT结构,中心频率为3 MHz,以全聚焦成像理论为基础,通过MATLAB仿真,构建了CMUT模型和散射点,模拟了CMUT线阵在水下的全聚焦成像,仿真结果表明了128阵元且中心间距为0.5λ的CMUT结构成像效果最好,并搭建CMUT水下测试系统,测试了设计的CMUT的发射性能、接收性能和成像效果,C-V特性曲线显示,直流偏置电压为0 V,CMUT静态电容为732 pF。薄膜振动形态均匀圆润,最大振动位移可达到543.57 pm,最大振动速度可达6.683 mm/s,发射波形和接收波形不失真,实现了二维水下超声成像,证明了水下目标体的存在,完全可以满足成像要求,且仿真结果与理论一致,为后续的CMUT阵列成像系统提供了参考依据。

关键词：微电子机械系统(MEMS) 电容式微机械超声换能器(CMUT) 线阵全聚焦成像超声成像

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硅基还原氧化石墨烯热电阻温度传感器

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电子测量技术 2021年第23期44卷 68-72页

作者：张君娜梁庭雷程赵珠杰齐蕾中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 北方自动控制技术研究所太原030006

为了解决传统的铂电阻、金属等温度传感器灵敏度不高及性能不稳定的问题,选用新型纳米材料还原氧化石墨烯为温敏材料,利用mems工艺制备了叉指电极热敏电阻,通过滴涂法将还原氧化石墨烯与叉指电极有效组装起来,制备了一种硅基还原氧化石... 详细信息

为了解决传统的铂电阻、金属等温度传感器灵敏度不高及性能不稳定的问题,选用新型纳米材料还原氧化石墨烯为温敏材料,利用mems工艺制备了叉指电极热敏电阻,通过滴涂法将还原氧化石墨烯与叉指电极有效组装起来,制备了一种硅基还原氧化石墨烯热电阻温度传感器,对还原氧化石墨烯形貌进行了扫描电子显微镜(SEM)表征,并搭建了测试系统对性能进行了测试。结果表明,从30℃~210℃范围内,传感器的电阻随温度的上升而下降,传感器的灵敏度约为85.97719Ω/℃,线性度高达0.98049,同时具有极小的迟滞性和良好的稳定性。

关键词：还原氧化石墨烯叉指电极滴涂法温度传感器测试

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基于PVDF热释电机制的非接触式呼吸系统研究

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中北大学学报（自然科学版） 2020年第5期41卷 461-466页

作者：郭涛李森侯晓娟丑修建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

针对可穿戴呼吸监测设备长期的非便携及人体不舒适问题,寻找一种非接触式人体呼吸智能测试系统具有重要的实际应用价值.利用人体呼气和吸气过程,聚偏氟乙烯(PVDF)表面与外界环境产生天然的冷热温度差,导致其表面电荷密度发生改变的原理... 详细信息

针对可穿戴呼吸监测设备长期的非便携及人体不舒适问题,寻找一种非接触式人体呼吸智能测试系统具有重要的实际应用价值.利用人体呼气和吸气过程,聚偏氟乙烯(PVDF)表面与外界环境产生天然的冷热温度差,导致其表面电荷密度发生改变的原理,研制了一种人体智能呼吸测试系统.该系统包括两部分:热释电呼吸敏感单元和无线蓝牙智能人机交互系统.热释电呼吸敏感单元对人体呼吸热信息进行热-电转换.人机智能交互系统实现测试信息实时显示于智能手机终端.测试结果表明,该智能测试系统具备便携性、非接触式和远程(10 m)实时监测等优势,并可以成功记录不同状态下人体呼吸信号(正常呼吸14次/min和慢跑后呼吸17次/min).因此,该非接触式呼吸系统在长期医患智能监测领域具有潜在的应用价值.

关键词：热释电机制非接触式呼吸系统蓝牙传输

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基于热粘性声学的电容式声压水听器

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微纳电子技术 2020年第7期57卷 532-540页

作者：张鹏飞王任鑫李照东张文栋中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

针对水下设备平台对于声压信号探测的需要,设计了一款微电子机械系统(MEMS)电容式声压水听器,通过理论分析和Comsol仿真分析,确定水听器敏感振动薄膜的半径为600μm,膜厚为3μm,空腔高度为3μm。考虑到声波在小尺寸声学换能器中传播时... 详细信息

针对水下设备平台对于声压信号探测的需要,设计了一款微电子机械系统(MEMS)电容式声压水听器,通过理论分析和Comsol仿真分析,确定水听器敏感振动薄膜的半径为600μm,膜厚为3μm,空腔高度为3μm。考虑到声波在小尺寸声学换能器中传播时会受到热阻尼和粘滞阻尼的作用,在仿真分析的过程中创新性地加入了热粘性声学多物理场。在工艺加工的过程中尝试了牺牲层工艺和阳极键合工艺两种关键工艺步骤,并最终通过阳极键合工艺得到了质量较高的振动薄膜。测试过程中将水听器封装在金属屏蔽壳内,避免受到外界复杂电磁环境的干扰,利用阻抗分析仪对水听器进行测试,得到水听器平均电容值为4.277 pF,平均相位为-89.129°,证明水听器符合电容性特征并且具有良好的一致性,同时验证了振动薄膜加工方案的可行性,为制备薄膜结构的传感器提供了新思路。

关键词：电容式声压水听器热粘性声学振动薄膜牺牲层阳极键合

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基于微波调制参数优化机理的磁强计灵敏度提高方法

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微纳电子技术 2020年第9期57卷 735-740页

作者：张卫东邓胜礼郭浩唐军中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

基于金刚石氮空位(NV)色心的磁强计,其磁场检测的灵敏度与光探测磁共振(ODMR)的解调曲线最大斜率的倒数呈正比,而解调曲线的斜率主要取决于系统的微波调制参数。对磁强计的灵敏度与微波调制幅值和调制相位之间的关系进行了研究。首先介... 详细信息

基于金刚石氮空位(NV)色心的磁强计,其磁场检测的灵敏度与光探测磁共振(ODMR)的解调曲线最大斜率的倒数呈正比,而解调曲线的斜率主要取决于系统的微波调制参数。对磁强计的灵敏度与微波调制幅值和调制相位之间的关系进行了研究。首先介绍了金刚石NV色心的能级结构,根据其磁检测原理,采用基于微波频率调制解调的ODMR技术来检测外部微弱磁场。然后介绍了微波调制参数优化机理模型。最后对NV色心磁强计系统的微波调制幅值和调制相位进行了测试。测试结果表明,当调制幅值为5.55 V、调制相位为85°或258°时,解调曲线的斜率为5.1 V/MHz,相比于未优化前(1.1 V/MHz)提高了约4.6倍。散粒噪声限制的磁强计的灵敏度约为0.9 nT/Hz1/2(未优化前约为4.0 nT/Hz1/2,理论计算结果约为0.3 nT/Hz1/2)。

关键词：磁强计金刚石氮空位(NV)色心微波调制灵敏度

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一种微纳跨尺度一体化的MEMS矢量水听器

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微纳电子技术 2020年第6期57卷 468-475页

作者：史一明齐秉楠宋金龙王任鑫张国军中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

随着水下消声技术的发展,水下目标探测难度越来越大,单个水听器难以实现有效探测,需组成水听器阵列,而现有微电子机械系统(MEMS)矢量水听器存在粘接纤毛一致性相对较差、阵列应用相对困难等问题。设计了一种微纳跨尺度一体化MEMS矢量水... 详细信息

随着水下消声技术的发展,水下目标探测难度越来越大,单个水听器难以实现有效探测,需组成水听器阵列,而现有微电子机械系统(MEMS)矢量水听器存在粘接纤毛一致性相对较差、阵列应用相对困难等问题。设计了一种微纳跨尺度一体化MEMS矢量水听器。根据理论与有限元仿真分析,确定了在满足水下探测频率20~1 000 Hz使用条件下的MEMS矢量水听器的基本尺寸,并对该水听器进行了微纳跨尺度一体化加工流程设计,通过一体化加工工艺方式,加工出硅纳米线作为敏感压阻单元,使该水听器压阻达到约1.2×104Ω,相比现有水听器压阻的阻值有了明显的提高,并对硅纳米线压阻进行了压阻系数测试,结果表明一体化工艺加工出的硅纳米线比传统体硅压阻系数提高了3~4倍。同时该工艺将硅纤毛与二氧化硅梁集成在一起,减少了粘接过程存在的对准精度与一致性差的问题,为MEMS矢量水听器发展提供了一个新的研究方向。

关键词：一体化矢量水听器微电子机械系统(MEMS) 有限元仿真分析微纳跨尺度压阻硅纳米线

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高精度多通道温度与应变测试系统设计

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仪表技术与传感器 2021年第8期 50-54页

作者：王立志山鹏张彦军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 北京机电工程研究所北京100076 中北大学电子测试技术重点实验室山西太原030051

在传感测试系统中,多通道多变量的实时监控可以保障测量的准确性。文中以8通道温度调理电路和8通道应变调理电路为基础设计了温度与应变测试系统。系统由FPGA控制FLASH实现温度与应变数据的大容量存储。通过USB将数据发到上位机用LabVIE... 详细信息

在传感测试系统中,多通道多变量的实时监控可以保障测量的准确性。文中以8通道温度调理电路和8通道应变调理电路为基础设计了温度与应变测试系统。系统由FPGA控制FLASH实现温度与应变数据的大容量存储。通过USB将数据发到上位机用LabVIEW进行实时显示。经过温度调理电路和应变调理电路对温度与应变的调理,使温度与应变对应输出电压有很高的线性拟合度。实验结果表明,多通道温度与应变测试系统能够精确进行实时数据监测和大容量数据存储。经过8 h工作测试,系统稳定性良好。

关键词：温度应变多通道 FLASH存储 FPGA LabVIEW

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