检索结果-内蒙古大学图书馆

振动与冲击 2024年第6期43卷 38-49页

作者：孙传猛陈嘉欣原玥裴东兴马铁华中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051 中北大学电气与控制工程学院太原030051

通过有限测点数据重建冲击波场内压力分布、通过残缺数据重构完整的冲击波压力曲线,对武器威力以及目标毁伤评估具有重要价值。针对爆炸冲击波信号重构问题,建立Res-GRU分支以串行方式捕捉冲击波超压信号局部时序依赖关系;建立Transfor... 详细信息

通过有限测点数据重建冲击波场内压力分布、通过残缺数据重构完整的冲击波压力曲线,对武器威力以及目标毁伤评估具有重要价值。针对爆炸冲击波信号重构问题,建立Res-GRU分支以串行方式捕捉冲击波超压信号局部时序依赖关系;建立Transformer分支以并行方式分析信号全局潜在特征;建立特征融合单元进行高阶特征融合,实现不同阶段信息逐层互补;进而构建了基于门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)和Transformer模型的串并行双分支网络(G-TNet)。试验研究表明:G-TNet综合考量了信号的时序关系、数据变化规律等特征信息;在基于有限测点数据的冲击波场压力分布重构试验中,重建的模拟、实测超压数据与原始值之间均方误差(mean square error,MSE)分别为5.0×10^(-6)、1.2×10-3,平均峰值误差分别为0.49%、27.01%,平均正压时间误差分别为15.62%、15.91%,平均比冲量误差分别为17.66%、19.33%;在基于残缺数据的冲击波压力曲线重构试验中,重构的模拟、实测信号的缺失值与原始值之间MSE分别为5.0×10^(-6)和5.0×10^(-4),平均绝对误差(mean absolute error,MAE)分别为0.0010和0.0171;G-TNet重构结果优于主流方法,满足爆炸冲击波压力重构指标要求。

关键词：动态测试冲击波超压信号重构深度学习特征融合

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基于全变分展开的低剂量CT重建网络

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电子科技大学学报 2024年第4期53卷 617-628页

作者：张鹏程侯瑞峰刘祎桂志国中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051 中北大学信息与通信工程学院太原030051

针对CT迭代展开重建网络仅对数据保真项进行神经网络展开降低了重建网络计算性能的问题,通过对基于全变分的CT迭代重建算法进行神经网络展开,提出一种对数据保真项和全变分正则项全部进行神经网络展开的重建网络,从而改善了CT重建图像... 详细信息

针对CT迭代展开重建网络仅对数据保真项进行神经网络展开降低了重建网络计算性能的问题,通过对基于全变分的CT迭代重建算法进行神经网络展开,提出一种对数据保真项和全变分正则项全部进行神经网络展开的重建网络,从而改善了CT重建图像的视觉质量。首先,采用原始–对偶算法求解基于全变分的CT重建问题,得到易于神经网络展开的迭代重建算法。然后,对该迭代重建算法进行神经网络展开,尤其是对正则项部分的算法进行神经网络展开,得到迭代展开CT重建网络。在模拟的低剂量CT数据集上验证了该算法的有效性。实验结果表明,与6种低剂量CT重建算法相比,该算法在抑制低剂量CT图像噪声的同时,很好地保留了图像中的结构和细节纹理。重建图像的定量评价分析显示,该算法取得了良好的峰值信噪比和归一化均方误差指标值,验证了提出的低剂量CT重建算法具有较好的噪声抑制能力和较强的鲁棒性。

关键词： CT重建全变分神经网络迭代展开原始-对偶算法

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基于Lissajous曲线拟合的Fabry-Perot传感器三波长小信号标定方法

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光子学报 2025年

作者：黄宇浩任乾钰王军涂嘉成叶蔚贾平岗中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室

三波长相位解调技术通过三个不同波长的干涉光强信号对非本征型法布里-珀罗干涉仪（Extrinsic Fabry-Perot Interferometer， EFPI）传感器进行相位提取。不同波长干涉光强信号的不平衡会导致解调结果出现较大误差，采用幅值归一化的方... 详细信息

三波长相位解调技术通过三个不同波长的干涉光强信号对非本征型法布里-珀罗干涉仪（Extrinsic Fabry-Perot Interferometer， EFPI）传感器进行相位提取。不同波长干涉光强信号的不平衡会导致解调结果出现较大误差，采用幅值归一化的方法可以实现平衡校准，但是该方法对于相位变化量不超过2π的小信号并不适用。针对该问题，本文提出了一种基于李萨如(Lissajous)曲线拟合的三波长小信号标定方法。仿真结果表明，在满足三波长解调算法条件的基础上，该标定方法可以稳定获取相位变化量在0.2π以内的微小信号校准系数，标定后的最大幅值误差不超过1.1%，且具有较强的噪声抗干扰能力，经过实验测试，标定后传感器灵敏度最大误差不超过0.15%，拟合曲线的最大非线性误差不超过0.6%。该标定方法实现了三波长相位解调算法中针对小信号的准确标定，拓宽了三波长算法的使用范围，提升了传感器解调精度。

关键词：光纤传感器法布里-珀罗腔三波长解调算法 Lissajous曲线拟合腔长解调

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基于压电式微机械超声波换能器阵列的电子听诊器设计、制备与表征

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声学学报 2024年

作者：贾利成薛日辉孟繁胜中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室

传统的机械听诊器难以捕捉较弱的声学信号，为了实现对心血管和肺部疾病的连续、实时监测，设计了一种基于压电微加工超声换能器（PMUT）阵列的电子听诊器。制备的PMUT阵列具有高填充系数和高声学灵敏度，可连续监测机声心音信号。该PMU... 详细信息

传统的机械听诊器难以捕捉较弱的声学信号，为了实现对心血管和肺部疾病的连续、实时监测，设计了一种基于压电微加工超声换能器（PMUT）阵列的电子听诊器。制备的PMUT阵列具有高填充系数和高声学灵敏度，可连续监测机声心音信号。该PMUT传感单元采用蜂窝结构设计和排列，这种结构不仅实现了高填充系数，还增强了PMUT阵列的声学灵敏度。制造的电子听诊器将PMUT阵列与其调节电路结合，并采用声阻抗与人体组织相近的聚氨酯材料进行封装，以获取宽带机声生理信号。对该电子听诊器进行表征，结果显示，其具有-167 dB（参考：1 V/μPa）的声压灵敏度以及45 dB（参考：1 μPa/√Hz）的噪声分辨率。通过测试，该PMUT阵列的电子听诊器实现了对心音信号的连续监测，并有效识别了心脏异常的特征信号。

关键词：压电式微机械超声波换能器(PMUT) 微机电系统(MEMS) 听诊器心音

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基于WLS-KF的UWB室内定位滤波算法研究

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电子测量与仪器学报 2024年第1期38卷 25-33页

作者：杨承志张晓明张鸽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太原030051

针对室内超宽带(UWB)定位过程中受到非视距误差(NLOS)干扰而导致定位精度下降的问题,提出了基于抗差估计原理的自适应卡尔曼滤波方法,结合加权最小二乘法对测距信息解算得到定位坐标。在通视环境下进行测距,利用测得的数据计算新息向量... 详细信息

针对室内超宽带(UWB)定位过程中受到非视距误差(NLOS)干扰而导致定位精度下降的问题,提出了基于抗差估计原理的自适应卡尔曼滤波方法,结合加权最小二乘法对测距信息解算得到定位坐标。在通视环境下进行测距,利用测得的数据计算新息向量和协方差,并基于此构建阈值信息,对NLOS环境产生的量测异常值进行判别,在此基础上利用Sage-Husa滤波对系统噪声协方差进行估计。采用加权最小二乘法对测距信息进行处理,得到标签解算坐标的最优估计。通过MATLAB仿真验证算法的可行性和有效性并在室内环境下进行测距、定位试验验证。仿真和实验结果表明,基于抗差估计原理的自适应卡尔曼滤波方法,结合加权最小二乘法能有效识别NLOS误差,且对定位过程中发生的状态突变能有效进行跟踪,解算得到的标签坐标x方向误差1 cm左右,y方向误差2 cm左右,提高了UWB室内定位的精度。

关键词：抗差估计卡尔曼滤波 UWB NLOS误差加权最小二乘估计

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复杂场景下无水尺水位的影像水位反演智能检测方法

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测绘学报 2024年第3期53卷 558-568页

作者：孙传猛魏宇李欣宇马铁华武志博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

实现精细化水务管控和洪涝灾害预警,需要实时、准确感知水位突变事件。现有技术不能满足夜晚、雾霾、雨天、雪天、漂浮物遮挡及阴影等复杂恶劣环境下的水位识别需求。为此,本文提出一种融合改进YOLOv5与卡尔曼滤波原理的无水尺水位智能... 详细信息

实现精细化水务管控和洪涝灾害预警,需要实时、准确感知水位突变事件。现有技术不能满足夜晚、雾霾、雨天、雪天、漂浮物遮挡及阴影等复杂恶劣环境下的水位识别需求。为此,本文提出一种融合改进YOLOv5与卡尔曼滤波原理的无水尺水位智能检测技术:①引入YOLOv5对水位线(水岸分界线)进行检测,并利用线性拟合方法获得实际水位线;②针对水位线在延伸方向无限大而在其法向无限小特点,提出强化中尺度特征的多层级特征融合方法改进原YOLOv5算法;③利用卡尔曼滤波引入水位历史信息作为先验知识,提高本技术对复杂恶劣环境的泛化性能;④将图像中事先标定的固定的标志物加入到深度学习网络中训练,根据标志位真实尺寸解算实际水位高程,实现无水尺检测方案。相关试验和实践表明,改进的YOLOv5更加轻量化;本文所述水位智能检测技术斜率准确性为97.3%,较原算法提高了2.4%;截距准确性为99.3%,较原算法提高了0.5%;在夜晚、雾霾、雨天、雪天、漂浮物遮挡及阴影等复杂恶劣环境下可以自动、准确识别出水位高程,误差小于0.1 m。

关键词：水位识别无水尺水位检测深度学习 YOLOv5 卡尔曼滤波

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双通道非分光红外CO_(2)气体传感器设计与测试

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中国激光 2023年第2期50卷 116-122页

作者：董和磊刘灿靳长明张磊张雅楠谭秋林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 中北大学电子测试技术国防科技重点实验室山西太原030051

针对目前非分光红外(NDIR)CO_(2)传感器灵敏度差、量程小的问题,设计并实现了一种微型双通道NDIR CO_(2)气体传感器。该红外传感器主要由双通道热释电探测器、信号读出与处理电路、温度传感器与光路气室构成。建立了温度、CO_(2)浓度与... 详细信息

针对目前非分光红外(NDIR)CO_(2)传感器灵敏度差、量程小的问题,设计并实现了一种微型双通道NDIR CO_(2)气体传感器。该红外传感器主要由双通道热释电探测器、信号读出与处理电路、温度传感器与光路气室构成。建立了温度、CO_(2)浓度与探测器输出值之间的关系模型,实现了传感器的温度补偿功能。测试结果表明,所设计传感器能够实现在0~40℃温度范围内,0%~5%气体浓度的测量,且在0%~2%浓度下测量误差值小于0.1%,在2%~5%浓度下测量误差值小于0.25%。

关键词：传感器非分光红外气体传感器双通道热释电探测器浓度标定温度补偿

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基于STM32的数字源表系统设计

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仪表技术与传感器 2025年第1期 39-44,78页

作者：孟皓森苏淑靖亢叶飞杜子桥中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室

为了提供可靠、精确的电流和电压输出,缩短测试时间。文中计了一种由主控芯片STM32F103、D/A转换模块、输出电压反馈模块、输出电流反馈模块、钳位保护模块、AD采集模块等组成的高精度数字源表系统。通过数模转换器AD5686设定电压与电流... 详细信息

为了提供可靠、精确的电流和电压输出,缩短测试时间。文中计了一种由主控芯片STM32F103、D/A转换模块、输出电压反馈模块、输出电流反馈模块、钳位保护模块、AD采集模块等组成的高精度数字源表系统。通过数模转换器AD5686设定电压与电流,采用闭环反馈控制将设定的电压电流与反馈模块的电压电流进行比较,实现电压电流的高精度输出并通过模数转换芯片AD7175实现对电压电流的测量。测试结果表明:其输出电流范围为-100~+100 mA,分为10μA~100 mA,5档量程,每档量程的电流分辨率为0.01%,误差在0.01%~0.1%之间;电压范围-5~+5 V,电压分辨率为0.01%,误差小于0.1%。

关键词：数字源表高精度多档位闭环控制

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基于声表面波的微粒图案化操控技术仿真设计方法研究

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压电与声光 2024年第6期46卷 884-889页

作者：曹建玮王红亮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

基于声表面波(SAW)的微粒操控技术因具有结构简单、生物相容、非侵入、可扩展和多功能等特性而成为操纵微/纳米颗粒/细胞群的重要工具。基于此类生物医疗领域的需求设计了一种由四组均匀叉指换能器组成的SAW微粒操控器件,通过建立三维... 详细信息

基于声表面波(SAW)的微粒操控技术因具有结构简单、生物相容、非侵入、可扩展和多功能等特性而成为操纵微/纳米颗粒/细胞群的重要工具。基于此类生物医疗领域的需求设计了一种由四组均匀叉指换能器组成的SAW微粒操控器件,通过建立三维有限元模型对声表面波器件进行仿真分析并得到了多种不同的声压场图案,再使用COMSOL软件的粒子追踪模块进行仿真,验证了粒子在各种声压场下都可以排列成对应图案。该设计方法有望在组织工程、体外细胞研究、创建3D仿生组织结构等方面得到应用。

关键词：声表面波生物组装声学操纵微粒图案化声辐射力

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双电极叉指换能器声表面波低温传感器的设计与仿真分析

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压电与声光 2024年第6期46卷 871-877页

作者：叶梦莹崔永俊王红亮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

为了应对低温环境下的温度测试需求,设计了一种具有双电极叉指换能器(IDT)的128°YX-LiNbO_(3)延迟线型声表面波(SAW)温度传感器。利用COMSOL软件搭建了温度传感器模型,确定了传感器的最佳模型参数,并在-196~100℃对传感器进行仿真... 详细信息

为了应对低温环境下的温度测试需求,设计了一种具有双电极叉指换能器(IDT)的128°YX-LiNbO_(3)延迟线型声表面波(SAW)温度传感器。利用COMSOL软件搭建了温度传感器模型,确定了传感器的最佳模型参数,并在-196~100℃对传感器进行仿真测试。结果表明,采用双电极叉指结构的传感器的机电耦合系数达到5.35%,同时传感器的谐振频率与温度呈现出良好的线性关系,温度灵敏度为26.2 kHz/℃,频率温度系数达到-83.4×10^(-6)/℃,证明了LiNbO_(3)在低温环境下的可靠性。

关键词：声表面波温度传感器低温双电极叉指换能器有限元

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