检索结果-内蒙古大学图书馆

传感技术学报 2023年第2期36卷 182-187页

作者：王文廉赵永峰王玉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 中北大学电子测试技术国家重点实验室山西太原030051

NFC适用于旋转状态下稳定的数据采集与无线交互,且其无源的特点使得采集端的设计更为小巧灵活,可避免旋转过程中测量系统的线路束缚和因偏轴对数据造成的严重误差。据此设计了一种基于NFC(ISO15693协议)的无源无线测量系统,采用旋转法... 详细信息

NFC适用于旋转状态下稳定的数据采集与无线交互,且其无源的特点使得采集端的设计更为小巧灵活,可避免旋转过程中测量系统的线路束缚和因偏轴对数据造成的严重误差。据此设计了一种基于NFC(ISO15693协议)的无源无线测量系统,采用旋转法对一种特制喷涂减阻材料的减阻率进行测量。测量过程中设置对照组并重复多次实验,分别得到恒定转速条件下减阻率随减阻涂层厚度的变化关系、恒定减阻涂层厚度条件下减阻率随转速的变化关系。通过对实验数据分析,表明本系统能够准确测量旋转状态下减阻材料的减阻率。

关键词： NFC 无源无线对照组减阻率

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基于迭代策略的自适应ADRC磁轴承控制仿真

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中北大学学报（自然科学版） 2024年第3期45卷 340-347页

作者：孙咏叶张艳兵刘鹏中北大学电气与控制工程学院太原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

针对磁悬浮轴承位置控制过程中存在非线性耦合、内外部扰动不确定性的问题,提出了一种基于自抗扰控制的四自由度磁轴承迭代学习控制策略。首先依据四自由度磁悬浮轴承系统模型搭建自抗扰控制器,其次将估计的总扰动通过间接迭代控制在线... 详细信息

针对磁悬浮轴承位置控制过程中存在非线性耦合、内外部扰动不确定性的问题,提出了一种基于自抗扰控制的四自由度磁轴承迭代学习控制策略。首先依据四自由度磁悬浮轴承系统模型搭建自抗扰控制器,其次将估计的总扰动通过间接迭代控制在线调整扩张状态观测器的带宽,实现不同增益下观测器参数的自适应整定。Simulink仿真实验数据表明:系统约在0.14 s处达到稳定,加入干扰后约0.05 s恢复稳定;基于迭代控制的自适应ADRC四自由度磁悬浮轴承控制性能好,同时调节速度快,具有较强的抗干扰能力。经比例-微分型间接迭代学习控制律在线更新带宽后,超调量小且跟踪目标误差积分性能指标小。

关键词：四自由度磁悬浮轴承自抗扰控制间接迭代学习控制扩张状态观测器带宽

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基于连续滑模控制的水下无人航行器航向跟踪研究

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舰船科学技术 2023年第12期45卷 63-68页

作者：杨晨宇刘丹刘璐王永华齐向东刘双峰薛晨阳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

本文提出在构建模糊水下无人航行器运动学模型的前提下,设计一款基于时变干扰观测器的连续滑模控制器。干扰观测器把系统误差及外界干扰等效到控制端,连续滑模控制器通过切换控制量使系统趋于平衡点。该控制器可快速响应,且对于模型参... 详细信息

本文提出在构建模糊水下无人航行器运动学模型的前提下,设计一款基于时变干扰观测器的连续滑模控制器。干扰观测器把系统误差及外界干扰等效到控制端,连续滑模控制器通过切换控制量使系统趋于平衡点。该控制器可快速响应,且对于模型参数变化及外界干扰不敏感,具有较强的鲁棒性。此外,将直线、正弦波及自定义曲线设置为预定航向,通过Matlab/Simulink进行仿真验证水下无人航行器是否可以实现在复杂水域下的轨迹跟踪,达到航向控制目的。

关键词：水下无人航行器连续滑模控制航向跟踪时变干扰观测器

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具有温度补偿的非分光红外CO_(2)传感器设计

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红外与激光工程 2022年第3期51卷 184-190页

作者：刘灿靳长明谭秋林张磊张雅楠中北大学电子测试技术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

近年来,温室效应愈发明显,环境二氧化碳(CO_(2))浓度增加带来的副作用严重影响了人们的生产生活。目前,商业化的CO_(2)传感器体积较大,便携化、高精度、模块化等方面不尽人意,设计了一种基于热释电的非分光红外法(NDIR) CO_(2)浓度测量... 详细信息

近年来,温室效应愈发明显,环境二氧化碳(CO_(2))浓度增加带来的副作用严重影响了人们的生产生活。目前,商业化的CO_(2)传感器体积较大,便携化、高精度、模块化等方面不尽人意,设计了一种基于热释电的非分光红外法(NDIR) CO_(2)浓度测量系统,主要分为气室结构设计、信号电路设计、软件控制设计与数据处理四个部分。气室结构设计方面采用单通道结构设计,并对气室进行了光学仿真,最终确定了气室的尺寸,有效提高了系统的测量精度。信号电路设计方面设计了一种基于差分方式的小信号放大电路,将有效信号从噪声中提取并放大,提高分辨率。软件控制设计方面应用数字滤波算法,滤除干扰与杂波,提取数据中的有效值,提高信噪比。数据处理方面,搭建CO_(2)气体测试平台,通过温湿度与峰峰值补偿公式补偿温度对峰峰值产生的影响,再使用25℃下曲线拟合法计算气体浓度值,最终通过串口输出。经过测试,该系统测量范围为5%,相对误差值在1500 ppm以内,能够满足防火报警、矿下监测等场合的安全测试需求。

关键词：非分光红外(NDIR) 气室光学仿真信号处理电路温度补偿浓度算法

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一种新型未爆弹探测传感器的仿真研究

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传感技术学报 2022年第2期35卷 171-178页

作者：薄瑞张志杰陈昊泽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

位于地表和近地表的未爆弹通常种类多,分布情况复杂,危险性高,这严重阻碍了土地的开发和利用。在实际探测中未爆弹所产生的二次场十分微弱,探测困难,有效信息较少。针对此情况,设计了一种基于频域电磁法的新型未爆弹探测传感器,其激励... 详细信息

位于地表和近地表的未爆弹通常种类多,分布情况复杂,危险性高,这严重阻碍了土地的开发和利用。在实际探测中未爆弹所产生的二次场十分微弱,探测困难,有效信息较少。针对此情况,设计了一种基于频域电磁法的新型未爆弹探测传感器,其激励线圈与接收线圈剩余耦合低,具有较好的灵敏度和稳定性。对此电磁传感器进行了有限元分析,结果表明,该传感器可以对不同深度的未爆弹进行精确的水平方向定位,并且可以对深度1.5 m以内的目标实现准确的竖直方向定位。实验表明传感器对1.6m深的目标有着清晰的响应,同时验证了竖直定位方法的可行性。

关键词：未爆弹频域电磁法剩余耦合电磁传感器有限元分析

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基于Zynq的医用内窥镜视频流采集与处理系统设计与研究

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电子器件 2023年第6期46卷 1726-1733页

作者：王云峰何鑫范正吉景金荣洪应平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

设计了基于Zynq的医用内窥镜视频流采集与处理系统,本系统在Xilinx公司推出的Zynq系列ARM+FPGA SoC平台上进行软硬件协同设计,充分发挥Zynq集成的ARM和FPGA的处理优势,完成医用内窥镜解码采集、处理与显示。本系统由FPGA采集以OV6946为... 详细信息

设计了基于Zynq的医用内窥镜视频流采集与处理系统,本系统在Xilinx公司推出的Zynq系列ARM+FPGA SoC平台上进行软硬件协同设计,充分发挥Zynq集成的ARM和FPGA的处理优势,完成医用内窥镜解码采集、处理与显示。本系统由FPGA采集以OV6946为核心的医用内窥镜经OV426桥接IC转码后的数字信号图像,通过AXI4总线缓存到ARM端的DDR3,经ARM做部分处理后再次缓存并由VDMA读出并转换为AXI4-STREAM。通过Vivado HLS编写输入输出接口均为AXI4-STREAM的视频流处理算法,固化到FPGA端运行,经过HDMI显示。实验结果表明,在HDMI显示器可以观察到经算法实时处理的OV6946的视频流,保证低功耗的同时也完成了高性能、实时的视频流处理。

关键词：内窥镜视频流 ZYNQ FPGA 视频图像处理

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面向固态电子自旋操控的紧凑Ω形微波辐射结构设计

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微纳电子技术 2023年第5期60卷 690-697页

作者：高研杰郭浩唐军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太原030051

设计了一种面向金刚石中氮空位(NV)电子自旋调控的紧凑Ω形印制电路板(PCB)表面贴装微波辐射结构,通过计算PCB上2.87 GHz微波的1/2波长长度限制整体结构尺寸,完成设计后加工,并进行测试表征。制备的微波辐射结构尺寸为20 mm×29 mm&... 详细信息

设计了一种面向金刚石中氮空位(NV)电子自旋调控的紧凑Ω形印制电路板(PCB)表面贴装微波辐射结构,通过计算PCB上2.87 GHz微波的1/2波长长度限制整体结构尺寸,完成设计后加工,并进行测试表征。制备的微波辐射结构尺寸为20 mm×29 mm×0.16 mm,辐射强度高,能够方便地在金刚石附近放置射频线圈等部件进行核自旋调控。在测量过程中,不同磁场下的光探测磁共振谱表明,在2.7~2.87 GHz的范围内,光探测磁共振(ODMR)谱均具有很好的信噪比和对比度。使用Rabi信号表征了辐射结构的微波辐射能力,测量得到的Rabi频率可达3.5 MHz。最后在两个不同的磁场条件下,测量了金刚石样品的自旋回波信号。实验测试结果表明,设计的PCB上紧凑Ω形微波辐射结构具有很好的电子自旋操控能力,可为核自旋调控部件提供安装空间,能很好地应用在基于固态电子自旋的精密测量中。

关键词：金刚石氮空位(NV)色心量子态操控光探测磁共振(ODMR) 微波辐射结构

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遗传算法优化BP神经网络的高速信号状态判断

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中北大学学报（自然科学版） 2024年第5期45卷 695-705页

作者：万超谢锐中北大学电气与控制工程学院山西太原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

针对引信控制系统高速信号状态判断误差大和BP(Back Propagation,BP)神经网络在状态判断过程中存在精度差、易陷入局部最优解的缺点,利用其它寻优算法来改善BP神经网络的缺点以减小高速信号状态判断的误差。本文利用遗传算法优化BP神经... 详细信息

针对引信控制系统高速信号状态判断误差大和BP(Back Propagation,BP)神经网络在状态判断过程中存在精度差、易陷入局部最优解的缺点,利用其它寻优算法来改善BP神经网络的缺点以减小高速信号状态判断的误差。本文利用遗传算法优化BP神经网络来构建模型,以引信的高速信号时间和电压为输入指标建立了分类模型,将其用于高速信号状态的判断来提高识别准确率,加快收敛速度,降低误差,并根据高速信号来了解引信控制系统在每一时刻处于哪种状态从而判断系统是否正常可靠。仿真分析结果表明,本文方法在引信的高速信号状态判断方面具有识别结果优、收敛速度快、误差小的特点,其正确率达到了99.6%,优于BP神经网络的88.6%和卷积神经网络的98.7%;同时,平均绝对误差降低至0.01210,均方误差降低至0.04368,均方根误差降低至0.20901,进化代数为23代,优于BP神经网络的0.16842,0.31985,0.56475,51代,卷积神经网络的0.02263,0.0605,0.24597,25代。连续实验结果表明,改进后的模型鲁棒性更优,威尔克森秩和检验结果也表明,改进后的模型比BP神经网络和卷积神经网络的识别效果更优,有更好的泛化能力,模型满足了高速信号状态判断要求。

关键词：高速信号状态判断 BP神经网络遗传算法

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基于改进蚁狮优化的火炮随动系统控制方法

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中北大学学报（自然科学版） 2024年第3期45卷 326-333页

作者：王韵张艳兵中北大学电气与控制工程学院山西太原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

针对防空火炮对随动控制系统跟踪精度高和强鲁棒性的要求,提出一种基于改进粒子群蚁狮优化(Improved Particle Swarm Optimization-Antlion Optimization,IPSO-ALO)算法的火炮随动系统控制策略。首先在建立火炮交流伺服系统模型的基础上... 详细信息

针对防空火炮对随动控制系统跟踪精度高和强鲁棒性的要求,提出一种基于改进粒子群蚁狮优化(Improved Particle Swarm Optimization-Antlion Optimization,IPSO-ALO)算法的火炮随动系统控制策略。首先在建立火炮交流伺服系统模型的基础上,分析了位置控制器结构;其次,利用改进的蚁狮算法优化了位置环PI控制器,为解决算法迭代后期蚁狮的多样性降低导致陷入局部最优的问题,并且为保证得到最优参数,将PSO算法与ALO算法融合,利用粒子群算法更新蚁狮位置,进一步更新蚁狮算法的精英主义阶段,并且分别在粒子群算法中引入自适应非线性递减惯性权重系数,加强算法在后期的局部搜索能力,在蚁狮算法中引入动态比例系数和非线性动态权重,提高了算法的全局搜索能力;最后,在MATLAB/Simulink建模仿真并分析了各控制器作用下系统的稳定性、跟踪性及鲁棒性。仿真结果表明,IPSO-ALO算法对于PI控制的各种性能指标最优,其调节时间较IPSO和IALO分别提升18.2%和33.1%,所设计的控制器能够使火炮随动系统获得更好的响应特性和跟踪精度,抗干扰能力强,有较强的鲁棒性,证明了该方法的有效性。

关键词：防空火炮随动系统蚁狮算法粒子群算法鲁棒性

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集群金刚石NV色心量子自旋定向激发磁传感增强方法

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微纳电子技术 2023年第2期60卷 280-285页

作者：张扬刘燕杰郝文渊温焕飞唐军刘俊中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 中北大学仪器与电子学院太原030051

为满足工业磁传感器高灵敏度、高信噪比(SNR)测量需求,基于自制的共聚焦磁检测系统,提出一种基于脉冲幅度调制技术的集群金刚石氮空位(NV)色心量子自旋定向激发(QSDE)方法。利用任意波形发生器构建sin型QSDE脉冲光探测磁共振序列,抑制... 详细信息

为满足工业磁传感器高灵敏度、高信噪比(SNR)测量需求,基于自制的共聚焦磁检测系统,提出一种基于脉冲幅度调制技术的集群金刚石氮空位(NV)色心量子自旋定向激发(QSDE)方法。利用任意波形发生器构建sin型QSDE脉冲光探测磁共振序列,抑制传感体系中对微波敏感的Ns杂质与NV色心产生耦合效应带来的线宽展宽与噪声,提升谱线对比度的同时降低了线宽与噪声,突破微波强度对灵敏度和SNR的限制。经实验验证,相较连续波光探测磁共振(CW-ODMR)方法,该方法可将磁传感灵敏度和信噪比分别大约提升5倍和20 dB,为量子精密测量领域开辟了全新的技术路径和研究思路。

关键词：金刚石氮空位(NV)色心磁传感量子精密测量光探测磁共振(ODMR) 脉冲调制量子自旋定向激发

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