检索结果-内蒙古大学图书馆

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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线激光扫描热成像无损检测参数有限元仿真分析

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红外技术 2025年第1期47卷 121-129页

作者：谭丹张志杰王禄祥王丁迩恺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038507

为进一步研究线激光扫描红外热成像无损检测技术,探究检测过程中可调参数及被检材料参数对热成像结果的影响,以获取最佳缺陷检测效果。本文使用COMSOL软件建立线激光扫描碳纤维复合材料的有限元分析模型,选取缺陷中心处及无缺陷处表面... 详细信息

为进一步研究线激光扫描红外热成像无损检测技术,探究检测过程中可调参数及被检材料参数对热成像结果的影响,以获取最佳缺陷检测效果。本文使用COMSOL软件建立线激光扫描碳纤维复合材料的有限元分析模型,选取缺陷中心处及无缺陷处表面最大温差作为衡量检测效果的特征量,分析线激光长度、缺陷大小及缺陷深度对CFRP(Carbon Fibre Reinforced Plastics)热成像结果的影响规律,并分别对3个参数与检测效果的关系进行拟合。研究可为搭建激光扫描热成像检测系统和制定准确可靠的检测标准提供参考。

关键词：线激光扫描热成像 CFRP 无损检测 COMSOL仿真参数分析

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石英玻璃的紫外飞秒激光光丝高精度加工技术研究

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中国激光 2024年第12期51卷 465-473页

作者：薛波贾平岗安国文苏建慧王灏荃杨楠熊继军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

石英玻璃的高精度加工在微机电器件封装、光纤传感和微电子封装等领域有着巨大的需求。为进一步提升加工精度和加工质量,本课题组开展了基于光丝效应的343 nm紫外飞秒激光加工实验,研究了激光焦点位置、脉冲能量、重复频率、扫描速度和... 详细信息

石英玻璃的高精度加工在微机电器件封装、光纤传感和微电子封装等领域有着巨大的需求。为进一步提升加工精度和加工质量,本课题组开展了基于光丝效应的343 nm紫外飞秒激光加工实验,研究了激光焦点位置、脉冲能量、重复频率、扫描速度和扫描次数对石英玻璃光丝损伤形貌的影响,并在此基础上优化工艺参数,对石英玻璃进行了快速切割和打孔实验。研究结果表明:在激光重复频率一定时,脉冲能量越大,光丝损伤越深;脉冲能量不变时,重复频率越高,光丝损伤深度越大;扫描速度的降低会增加损伤深度,但也会使加工表面的熔融物增多;增加扫描次数能显著提升加工质量。利用激光光丝加工方法切割得到的石英玻璃断面接近垂直且粗糙度小于1μm,微孔加工的尺寸精度可达到±2μm。

关键词：飞秒激光石英玻璃光丝效应精密切割微孔加工

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基于新型共面波导的频率可重构MIMO天线设计

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压电与声光 2024年第1期46卷 108-111页

作者：常睿李伟姚博译段俊萍张斌珍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

设计了一种基于新型共面波导(CPW)频率可重构多输入多输出(MIMO)天线。在天线中使用开关元件,通过控制开关改变CPW的电流长度来实现6.17~9.38 GHz与19.53~25.48 GHz离散频率可调。转换模式不需要额外的匹配电路,使得结构更紧凑。天线单... 详细信息

设计了一种基于新型共面波导(CPW)频率可重构多输入多输出(MIMO)天线。在天线中使用开关元件,通过控制开关改变CPW的电流长度来实现6.17~9.38 GHz与19.53~25.48 GHz离散频率可调。转换模式不需要额外的匹配电路,使得结构更紧凑。天线单元采用CPW馈电方式,蚀刻在F4B的介质基板上,MIMO配置无需额外的解耦装置便能实现良好的隔离效果。仿真和测试结果表明,单个天线与MIMO天线均可实现频率可重构特性,天线单元之间的隔离度<-20 dB,相关包络系数<0.05,分集增益接近10 dB,满足设计要求。

关键词：频率可重构多输入多输出高隔离度 MIMO天线

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基于LZ4算法的实时压缩处理器的设计

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火炮发射与控制学报 2024年

作者：赵瑜婕李杰张德彪冯凯强张春兴中北大学动态测试技术省部共建国家重点实验室中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室

目前，由于导弹系统的不断发展，导致飞行过程中所要记录的数据越来越多，为满足弹载记录仪的数据存储要求，现针对弹载记录仪的数据压缩展开研究。通过对LZ4压缩算法的数据帧格式以及匹配方式进行改进，再利用FPGA并行处理数据的特点... 详细信息

目前，由于导弹系统的不断发展，导致飞行过程中所要记录的数据越来越多，为满足弹载记录仪的数据存储要求，现针对弹载记录仪的数据压缩展开研究。通过对LZ4压缩算法的数据帧格式以及匹配方式进行改进，再利用FPGA并行处理数据的特点设计并行化实时压缩处理器。该压缩处理器在FPGA上搭建，无需额外的数据缓存芯片，保证弹载记录仪轻量化的需求。实验结果表明，该处理器接收、处理数据位宽为8 bit，在200 MHz的工作频率下，能够实现1.60 Gbit/s的数据吞吐量，平均压缩比达到了1.82，可以有效实现弹载记录仪的实时压缩，为导弹后续的评估、分析和改进提供可靠的保障。

关键词：弹载记录仪 FPGA LZ4压缩算法并行化实时压缩

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基于LSTM的勘察器外壁温度反演方法研究

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电子测量技术 2024年第4期47卷 181-187页

作者：马振东范锦彪王燕许杰中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

对于星壤物质物化特性的反演是深空探测中最重要的一环,星壤的热导率、热容参数等热特性是研究星壤组成的科学依据,而温度测量是基于侵彻式的星壤原位探测的重要参数。针对月壤勘察器侵彻过程的外表面温度无法直接测量的问题,开展了基于... 详细信息

对于星壤物质物化特性的反演是深空探测中最重要的一环,星壤的热导率、热容参数等热特性是研究星壤组成的科学依据,而温度测量是基于侵彻式的星壤原位探测的重要参数。针对月壤勘察器侵彻过程的外表面温度无法直接测量的问题,开展了基于LSTM神经网络算法的勘察器外表面温度反演方法的研究。借助ANSYS/LS-DYNA有限元软件实现侵彻过程的仿真模拟以获取多组勘察器弹头部内外表面温度数据,依据有限差分法离散热传导方程选取数据,采用长短期记忆神经网络来建立反演模型。通过模拟实验进行分析,该方法反演所得曲线和实验曲线相比均方根误差为12.9℃,最大相对误差不超过10%。实验结果表明本文所研究的方法可以实现勘察器外表面温度的反演。

关键词：外壁温度反演有限元仿真分析有限差分法 LSTM

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双挡板MDM波导耦合倒钩形谐振腔传感性能研究

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光通信研究 2024年

作者：段佳毅沈三民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

【目的】为了获得小尺寸高灵敏度的折射率传感器，文章设计了一种双金属挡板金属-电介质-金属（MDM）波导侧向耦合倒钩形谐振腔结构。【方法】应用有限元分析法分别模拟双金属挡板MDM波导和倒钩形谐振腔的传输过程，并分别将其视作连续... 详细信息

【目的】为了获得小尺寸高灵敏度的折射率传感器，文章设计了一种双金属挡板金属-电介质-金属（MDM）波导侧向耦合倒钩形谐振腔结构。【方法】应用有限元分析法分别模拟双金属挡板MDM波导和倒钩形谐振腔的传输过程，并分别将其视作连续态和离散态。将波导结构和谐振腔耦合，即连续态和离散态发生干涉，结合磁场分布分析了两个法诺共振峰的产生机理。通过改变几何参数并计算对应不同参数的品质因素（FOM）值绘制成表，以此确定该结构几何参数的最优值。【结果】在最优几何参数下，模拟外界环境变化，改变介质折射率，计算得到该折射率传感器灵敏度（S）分别为1650 nm/RIU和1960 nm/RIU。考虑到葡萄糖溶液可应用于多个领域，例如：医疗健康中糖尿病的检测，食品行业中酒的酿制，环境监测中微生物的监测。将此传感器应用在葡萄糖溶液浓度的监测中，由于存在两个法诺共振峰，这可以有效降低误差。【结论】通过对该传感器的结构参数分析，得到结论：两个法诺共振峰的传感特性可以由几何结构参数单独影响，即腔Ⅲ长度可以控制FR1，腔Ⅰ和腔Ⅱ的高度可以共同控制FR2，耦合距离可以对结构实现总体控制，并且当结构中出现了相反的能量，那么结构参数变化会对法诺共振峰的影响更大。根据这一传感特性，为制成可调谐折射率传感器提供了参考。

关键词：表面等离子激元折射率传感器倒钩形谐振腔法诺共振葡萄糖溶液浓度

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光栅干涉位移传感器信息解算方法研究

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应用光学 2024年第2期45卷 446-452页

作者：祖凯旋赵锐石云波张旭陈玉楠沈富明刘豪中北大学仪器科学与动态测试省部共建国家重点实验室山西太原030051

面向光栅干涉式位移传感器信号高精度解算的需求,提出了一种基于椭圆拟合补偿及反正切算法的位移解算改进方法。采用傅里叶变换及标准化椭圆参数拟合法对信号误差估计,通过构建线性误差补偿模型对带误差信号进行正交补偿,结合反正切算... 详细信息

面向光栅干涉式位移传感器信号高精度解算的需求,提出了一种基于椭圆拟合补偿及反正切算法的位移解算改进方法。采用傅里叶变换及标准化椭圆参数拟合法对信号误差估计,通过构建线性误差补偿模型对带误差信号进行正交补偿,结合反正切算法对信号进行线性化处理,实现高精度位移解算读出。Matlab仿真结果表明,该方法对信号正交补偿效果显著,线性化处理算法解算位移最大相对误差小于0.2%。为提高光栅干涉式传感器位移解算精度提供了有效途径和方法。

关键词：光栅位移正交补偿椭圆拟合反正切线性化处理

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基于同步共轴结构的辐射层析测温仪设计

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仪器仪表学报 2023年第9期44卷 237-245页

作者：管今哥卫娜瑛郑永秋陈坤中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

光学辐射测温技术因时空分辨率高、测温范围宽等优势在燃烧场温度时空演化特性表征领域具有重要应用价值。固体火箭发动机燃烧室内可测试空间受限,基于多视线投影的三维温度场重构方法因光线遮挡而失效。针对该问题,在傅里叶光学理论基... 详细信息

光学辐射测温技术因时空分辨率高、测温范围宽等优势在燃烧场温度时空演化特性表征领域具有重要应用价值。固体火箭发动机燃烧室内可测试空间受限,基于多视线投影的三维温度场重构方法因光线遮挡而失效。针对该问题,在傅里叶光学理论基础上,建立了燃烧断面与像靶平面之间的物像空间映射关系模型,设计加工了光机电一体化的动态辐射层析测温仪,实现了多个像探测器共光轴且能够同步聚焦于不同空间位置的燃烧断面。试验结果表明,通过对某型号开窗燃烧室内固体推进剂药条燃烧辐射采样数据的卷积与反卷积处理,堆栈的燃烧断面在沿着仪器光轴方向上能够相互分离,在光电信号关系标定基础上利用普朗克辐射定律对已分离的燃烧断面温度分布进行测量过程中,测温的相对误差小于8%。该仪器能够在单向投影光路上以层析方式实现对动态三维燃烧温度场的解析。

关键词：可测试空间受限同步共轴燃烧场三维层析成像温度表征

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基于d33模式的压电式多维力传感器性能研究

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仪器仪表学报 2025年

作者：李芬侯晓娟张欣富肖严何剑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

随着现代制造业、机器人技术、精密测量等领域飞速发展,多维力传感器对精准测量多方向力的需求日益凸显。针对提高机械臂和复杂机械系统中力控制与反馈精确性问题,开展关于压电式多维力传感器的研究。基于压电陶瓷的d33模式设计一种可... 详细信息

随着现代制造业、机器人技术、精密测量等领域飞速发展,多维力传感器对精准测量多方向力的需求日益凸显。针对提高机械臂和复杂机械系统中力控制与反馈精确性问题,开展关于压电式多维力传感器的研究。基于压电陶瓷的d33模式设计一种可精确测量X、Y、Z这3个方向力的压电式多维力传感器。传感器采用立方体结构,压电片分别与X、Y、Z轴垂直放置,实现多维力独立测量及自解耦。在COMSOLMultiphysics中对其参数和网格进行设置,模拟分析在不同方向施加载荷时整体结构的应力分布和变形,并结合微机控制电子万能试验机、传感器和信号采集设备,建立传感器三维测量系统,实现三维力的测量与分析。研究表明,各加载方向的力可通过合理设计传递路径准确作用于目标压电片,且可测试0～500N法向力（Z方向）及0～200N剪切力（X、Y方向）。所设计传感器具有较好动态响应能力、良好灵敏度、高精方向性及较稳定重复性,其中Z方向灵敏度0.080V/N,X方向灵敏度0.110V/N,Y方向灵敏度0.113V/N,且各方向串扰均<0.2%。所做研究在多维力测量领域具有广阔应用前景,为多维力传感器设计与优化提供重要实验数据和理论支持。

关键词： d 模式多维力传感器压电陶瓷有限元分析

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