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西安交通大学学报 2023年第7期57卷 84-100页

作者：赵鹏飞李博程丽霞刘继全陈花玲太原工业学院机械工程系太原030008 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司太原030032

针对柔性光子晶体结构变色范围小、柔性不足的问题,对柔性光子晶体结构色调控方法进行了综述,介绍了结构变色的作用机理、载体材料和主要调控方法,对电场型、离子型、电热型电活性材料的变形速度、响应时间、驱动电压、能耗量级和最大... 详细信息

针对柔性光子晶体结构变色范围小、柔性不足的问题,对柔性光子晶体结构色调控方法进行了综述,介绍了结构变色的作用机理、载体材料和主要调控方法,对电场型、离子型、电热型电活性材料的变形速度、响应时间、驱动电压、能耗量级和最大应变进行了归纳和对比。对电致结构色调控技术的国内外研究现状进行了归纳和分析,并对各种代表性电致变色技术的变色范围、杨氏模量、驱动电压等主要性能参数进行了对比。通过分析发现传统电致变色技术难以兼顾柔性好、低驱动电压和大变色范围。在全面回顾文献的基础上重点阐述了电活性材料驱动的柔性光子晶体结构色调控技术发展现状,阐明了这种结构色调控方式具有柔性好、易封装、响应模式丰富等独特优势,总结出电活性材料驱动的柔性光子晶体结构色调控是电致结构变色领域中最具发展潜力的技术,同时指出了其面临的问题以及未来的发展趋势。

关键词：电活性材料电致变色柔性光子晶体结构色调控驱动

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基于水下磁感应定位技术的研究

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工业仪表与自动化装置 2024年第2期 86-90页

作者：韩滨澧张晓明李欣甜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

针对水下目标定位系统中发射信号端的位置不明确的问题,提出三维正交线圈磁感应定位的方法,以弥补单个线圈磁场信息较少的缺点,有效解决单个线圈严重依赖轴线对准且无法实现空间定位的问题。建立了单个线圈和全向线圈的磁偶极子数学模型... 详细信息

针对水下目标定位系统中发射信号端的位置不明确的问题,提出三维正交线圈磁感应定位的方法,以弥补单个线圈磁场信息较少的缺点,有效解决单个线圈严重依赖轴线对准且无法实现空间定位的问题。建立了单个线圈和全向线圈的磁偶极子数学模型,对磁感应强度的三分量值与其空间位置的几何关系进行分析,通过仿真和试验验证了基于三维正交线圈的定位技术可行性。仿真和试验结果表明,发射端坐标的相对误差分别为:X轴为6.70%和2.09%,Y轴为7.73%和5.64%,Z轴为8.74%和2.06%,距离的相对误差在7.0%和4.3%以内。

关键词：磁感应定位三维正交线圈磁场磁偶极子

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面向半实物仿真飞行平台的通用型飞行参数测试系统设计

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计算机工程与科学 2022年第3期44卷 516-520页

作者：王健张会新中北大学电子测试技术国家重点实验室山西太原030051 仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

针对半实物仿真飞行平台在飞行科目评估、平台寿命研究及操作标准规范的制定等诸多领域缺乏完整原始数据支持的问题,提出了一种基于LabVIEW的通用型飞行参数测试系统。通过模拟座舱操控输入信息,如飞行摇杆、油门杆、开关控制面板和飞... 详细信息

针对半实物仿真飞行平台在飞行科目评估、平台寿命研究及操作标准规范的制定等诸多领域缺乏完整原始数据支持的问题,提出了一种基于LabVIEW的通用型飞行参数测试系统。通过模拟座舱操控输入信息,如飞行摇杆、油门杆、开关控制面板和飞行脚舵等模拟指令,实现了与项目相关方的三维视景仿真软件的系统联试。多次测试结果表明:系统能够对飞行姿态参数、环境参数、发动机参数、各种告警信号以及飞行员通话信息和座舱语音信息等55种飞行仿真数据进行实时监测并循环记录,为飞机制造研发、改进升级、定检排故和飞行员操作动作编码提供了有效且可量化分析的数据支撑。

关键词： LabVIEW 仿真飞行平台模拟座舱飞行仿真数据飞行员操作动作编码

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一种采煤机截割部滚动轴承故障诊断方法

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计算机测量与控制 2023年第5期31卷 73-79页

作者：焦玉冰李杰马喜宏郭肖亭冯凯强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

针对采煤机截割部滚筒轴承结构复杂极易损坏,且单凭借人为经验难以对故障进行定位判别的问题,提出了一种基于入人工蚁群-模拟退火算法的自适应时变滤波经验模态分解方法,去掉了原始振动信号中的低频干扰,画信号快速峭度图以峭度最大处... 详细信息

针对采煤机截割部滚筒轴承结构复杂极易损坏,且单凭借人为经验难以对故障进行定位判别的问题,提出了一种基于入人工蚁群-模拟退火算法的自适应时变滤波经验模态分解方法,去掉了原始振动信号中的低频干扰,画信号快速峭度图以峭度最大处对应的中心频率和带宽来设定带通滤波器参数,以进一步突出信号的高频特征,对经过处理后的信号平方包络后画包络谱图,将计算所得理论故障频率和包络谱图最大幅值处所对应的频率对比,从而对故障类型进行判别;通过采煤机试验表明所提方法能够适用于采煤机实际工程应用,可以有效消除信号中低频干扰部分,提高振动信号的峭度特征,并在不同转速和不同故障尺寸的条件下下分别达到100%和88.9%的故障判别率。

关键词：采煤机故障诊断滚动轴承时变滤波经验模态分解谱峭度振动信号分析

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用于智能手机的无源POCT尿酸检测系统设计

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传感技术学报 2021年第3期34卷 413-419页

作者：王文廉牛博怀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

设计、测试和验证了一个基于智能手机的无线、无源和便携式的尿酸分析平台。该系统集成了近场通信(NFC)模块、数据处理电路和可拆卸的印刷电极,具有无线电能采集、现场信号处理和无线数据传输能力。对尿酸的定量检测具有一定的选择性和... 详细信息

设计、测试和验证了一个基于智能手机的无线、无源和便携式的尿酸分析平台。该系统集成了近场通信(NFC)模块、数据处理电路和可拆卸的印刷电极,具有无线电能采集、现场信号处理和无线数据传输能力。对尿酸的定量检测具有一定的选择性和良好稳定性,响应电流与尿酸的浓度在0~800μmol/L范围内具有良好的线性关系,结果与专用仪器最大相对误差为6.2%。并对实际样品血清进行了测量,加标回收率为106.8%~110.1%。该平台为应用于尿酸的即时检测(POCT)提供了一种新型的无电池、无需物理连接和灵活的解决方案,可依附于手机配件,在多种场合进行尿酸自测快速分析。

关键词：电化学传感尿酸 NFC POCT

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基于模糊RBF神经网络的步进电机转速控制

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舰船电子工程 2023年第12期43卷 56-61页

作者：郭子裕洪应平张会新中北大学电子测试技术国家重点实验室太原030051 仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

步进电机成本低廉,操作简单,被广泛应用于各种工业场合中。为了解决两相混合式步进电机在传统PID控制下的响应速度慢,超调量高等问题,提出一种基于模糊径向基函数(RBF)神经网络的PID控制策略。首先,理论推导计算两相混合式步进电机的数... 详细信息

步进电机成本低廉,操作简单,被广泛应用于各种工业场合中。为了解决两相混合式步进电机在传统PID控制下的响应速度慢,超调量高等问题,提出一种基于模糊径向基函数(RBF)神经网络的PID控制策略。首先,理论推导计算两相混合式步进电机的数学模型和传递函数;然后,在模糊PID控制的基础上,提出了一种基于RBF神经网络的模糊PID控制策略,在Matlab-Simulink中进行仿真,实现对步进电机的转速控制;最后搭建基于STM32的两相混合式步进电机的转速控制实验平台,对所提出的控制策略进行了试验研究。试验结果表明,将模糊PID和RBF神经网络有效结合的模糊RBF神经网络控制器,实现了PID参数实时整定输出,在两相混合式步进电机的控制中具有较高的控制精度、较高的响应速度和较小的超调量,是一种有效的控制算法。

关键词：步进电机 RBF神经网络 PID控制 Simulink仿真

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热电偶无线传感器节点低功耗优化设计

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计算机测量与控制 2023年第1期31卷 294-300页

作者：尚立信焦新泉陈建军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

针对飞行器内部线缆复杂度高、布线困难的问题,提出采用无线通信模式来提高传感器部署的灵活性,减少线缆运输和安装成本;为了最大程度地延长无线传感器节点的使用寿命,对热电偶无线传感器进行了节点低功耗优化设计;硬件方面,基于DPM机... 详细信息

针对飞行器内部线缆复杂度高、布线困难的问题,提出采用无线通信模式来提高传感器部署的灵活性,减少线缆运输和安装成本;为了最大程度地延长无线传感器节点的使用寿命,对热电偶无线传感器进行了节点低功耗优化设计;硬件方面,基于DPM机制设计了能量分块管理模型,核心处理器采用国产低功耗芯片GD32E230C8T6;软件方面,提出了一种基于星型拓扑结构无线传感器网络的低功耗策略,并基于此策略给出节点剩余能量数学表达式;实验结果表明,此节点处于停机储运状态下的电流低于1μA,待机模式下的电流低于23 mA,证实了所设计的热电偶无线传感器具有低功耗、稳定的特点,能有效延长节点寿命。

关键词：热电偶传感器无线传感器节点低功耗 WSNs 休眠策略星型拓扑 GD32E230 Si24R1

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水下测量装置的高可靠性电源系统设计

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舰船电子工程 2023年第5期43卷 189-194,211页

作者：穆克强任勇峰贾兴中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

针对水下测量装置特殊工作环境对电源系统的要求,提出了一种可低功耗待机、延时启动,完成器地电源转换,同时具备智能充放电管理的电源系统,具有较高的可靠性。主要介绍了电源系统中基于STM32的控制模块实现电源转换、延时启动、状态反... 详细信息

针对水下测量装置特殊工作环境对电源系统的要求,提出了一种可低功耗待机、延时启动,完成器地电源转换,同时具备智能充放电管理的电源系统,具有较高的可靠性。主要介绍了电源系统中基于STM32的控制模块实现电源转换、延时启动、状态反馈等过程,BQ2057对锂电池的充电管理流程以及MIC29302线性稳压输出。同时也给出了电源系统热源器件的散热优化、锂电池保护工艺等可靠性方面的设计。经试验证明,该电源系统供电稳定、可靠性高,可满足在多种场景下的供电需求,输出电压纹波<10mV,满电状态下可为测量装置稳定供电不少于14h。

关键词：电源系统充电管理 BQ2057 散热设计电压纹波

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高精度通用型混合采集电路设计

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计算机与数字工程 2023年第10期51卷 2282-2286,2350页

作者：任勇峰杜若楠王淑琴中北大学电子测试技术国家重点实验室太原030051 仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

针对数据混合采集系统存在不适用性,采集精度低的问题,设计了一种通用性高,采集和隔离采集混合采集系统。系统各个板卡之间由板间连接器对插级联,增强了通用性和可扩展性。在原有采集卡的基础上增加隔离采集卡,隔离采集是对同类不同路... 详细信息

针对数据混合采集系统存在不适用性,采集精度低的问题,设计了一种通用性高,采集和隔离采集混合采集系统。系统各个板卡之间由板间连接器对插级联,增强了通用性和可扩展性。在原有采集卡的基础上增加隔离采集卡,隔离采集是对同类不同路输入信号、不同类信号、待采集信号和模拟开关做隔离处理。硬件方面由主控卡FPGA统一控制采集,只用一级模拟开关选通;采用线性光耦隔离待采集信号与模拟开关,DC/DC提供不同隔离电源,数字隔离器隔离控制信号,这些措施减小了信号震荡,降低了分层值,提高了采集精度。软件方面改进了ROM表的编码规则,简化了硬件电路,释放了负载压力;通过分析AD采集时序,做到精准采样转换。经试验验证,该设计采集精度可以满足3‰精度要求,具有较高的使用价值,现已被工程采用。

关键词：混合采集 ROM表信号震荡线性光耦

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基于STM32的电动节流阀控制采集系统设计

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舰船电子工程 2023年第1期43卷 91-96,128页

作者：郭子裕张会新洪应平洪明森樊文韬中北大学电子测试技术国家重点实验室太原030051 仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

火箭供配气过程中,节流阀的状态数据实时采集与开度控制对航空发动机的正常运行至关重要。针对节流阀开度控制与各项传感器数据的采集等问题,设计了基于STM32的电动节流阀控制采集系统。该系统首先围绕STM32F407主控设计了压力流量信号... 详细信息

火箭供配气过程中,节流阀的状态数据实时采集与开度控制对航空发动机的正常运行至关重要。针对节流阀开度控制与各项传感器数据的采集等问题,设计了基于STM32的电动节流阀控制采集系统。该系统首先围绕STM32F407主控设计了压力流量信号采集电路,脉冲控制电路;接着设计了节流阀开度控制功能模块,由单片机、步进电机和编码器组成闭环控制单元,PID控制算法依据实时角度与设定角度偏差确定电机控制等参数,其中通过软件算法弥补了硬件缺陷:使用单圈绝对型编码器实现了多圈控制;最后测试分析了模拟量采集数据,步进电机控制角度。结果表明:该系统满足控制采集功能需求,关键信号实测与理论值最大偏差不足1%;为电动节流阀的参数采集和开度控制提供了一种可行的方案。

关键词：电动节流阀 STM32F407 数据采集步进电机闭环控制

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