检索结果-内蒙古大学图书馆

遥测遥控 2021年第5期42卷 1-16页

作者：杨登张凌云赵嘉昊清华大学精密仪器系北京100084 精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 智能微系统教育部重点实验室北京100084 北京未来芯片技术高精尖创新中心北京100084

微系统技术集信息获取、处理、交换、执行以及供能等功能于一体,已广泛应用于物联网终端,而物联网终端电池续航能力限制了其在各类场景中的应用能力。将自唤醒技术--一种能量管理策略--应用于物联网终端微系统,可实现微系统低功耗休眠... 详细信息

微系统技术集信息获取、处理、交换、执行以及供能等功能于一体,已广泛应用于物联网终端,而物联网终端电池续航能力限制了其在各类场景中的应用能力。将自唤醒技术--一种能量管理策略--应用于物联网终端微系统,可实现微系统低功耗休眠与唤醒状态的自动切换。对微系统的自唤醒技术进行归纳与分析,根据微系统休眠时功耗特点的不同,将自唤醒技术分为四类。然后在此基础上,对微系统自唤醒技术主要应用场景中有效工作时长占比小、分布范围广、部署数量多等特点进行了分析。最后对微系统自唤醒技术未来发展与面临挑战的讨论表明,自唤醒技术在未来物联网的构建过程中将发挥重要作用。

关键词：微系统自唤醒零功耗物联网续航

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基于压缩感知算法的无透镜数字全息成像研究

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激光与光电子学进展 2020年第8期57卷 1-11页

作者：张华曹良才金国藩白瑞迪清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 杜克大学电子与计算机工程系美国达勒姆NC 27708

无透镜数字全息计算成像可以实现大视场高分辨率三维成像,但面临成像分辨率低和信噪比差的问题。为此,构建了基于衍射传输的无透镜压缩数字全息成像模型,开发了基于全变分正则化约束和两步迭代收缩阈值的优化算法,抑制了全息重建的二阶... 详细信息

无透镜数字全息计算成像可以实现大视场高分辨率三维成像,但面临成像分辨率低和信噪比差的问题。为此,构建了基于衍射传输的无透镜压缩数字全息成像模型,开发了基于全变分正则化约束和两步迭代收缩阈值的优化算法,抑制了全息重建的二阶项噪声与孪生像噪声,并在重建模型中引入滤波层,提高了三维图像的重建信噪比。同时,提出了基于有效抗混叠区域的压缩全息分块并行重建算法,提升了压缩数字全息重建效率。建立了基于双角度照明的压缩数字全息成像模型,提高了三维成像的轴向分辨能力。基于上述算法,在多层掩模版和粒子流场上实现了大视场无透镜显微成像。

关键词：成像系统计算成像编码成像数字全息压缩感知

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面向感知微系统的系统级设计方法

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清华大学学报（自然科学版） 2019年第3期59卷 236-242页

作者：张益源赵嘉昊尤政清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 清华大学北京市未来芯片技术高精尖创新中心北京100084

作为传感器系统的典型代表与技术发展趋势,感知微系统具有尺寸小、功能多与自供电等优势。然而当前的设计方法无法平衡其实用性能与约束性能之间的矛盾,使得其进一步发展陷入瓶颈。该文基于多学科设计优化思想提出一种针对感知微系统的... 详细信息

作为传感器系统的典型代表与技术发展趋势,感知微系统具有尺寸小、功能多与自供电等优势。然而当前的设计方法无法平衡其实用性能与约束性能之间的矛盾,使得其进一步发展陷入瓶颈。该文基于多学科设计优化思想提出一种针对感知微系统的系统级设计方法。该方法根据设计目标与各性能边界条件进行学科划分,在子系统分析器内进行参数分析后代入系统级优化器完成目标优化,最终实现感知微系统的优化设计。以重型车辆检测微系统为例,选取不同的设计目标进行系统级优化,并通过叠层集成的方式研制了验证样机。样机的性能测试结果与设计值相符,且满足优化设计目标的需求。该方法可行性和准确性表明,其能够在设计阶段平衡感知微系统的实用性能与约束性能,实现系统的最优化设计。

关键词：感知微系统多学科设计优化系统级设计方法

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基于电场传感器的人体坐姿监测

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测控技术 2021年第6期40卷 51-56页

作者：吴旭张中良程卫东董永贵北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

研究表明经常处于同一姿势或者久坐都会对人体的健康造成危害,因此进行相应的坐姿监测并适时给出运动提醒是有必要的。将单只电场传感器安装在办公座椅靠背上,通过测量人体与传感器之间的相对运动,实现人体坐姿监测。人体背部与电场传... 详细信息

研究表明经常处于同一姿势或者久坐都会对人体的健康造成危害,因此进行相应的坐姿监测并适时给出运动提醒是有必要的。将单只电场传感器安装在办公座椅靠背上,通过测量人体与传感器之间的相对运动,实现人体坐姿监测。人体背部与电场传感器之间的距离发生变化时,两者之间的耦合电容相应发生改变,导致电场传感器输出的电压信号幅值与形状发生变化,对信号特征进行分析即可得到人体坐姿和微动信息。信号经嵌入式系统处理后,坐姿类别以及相应时长可以传输到手机上进行实时显示。实验结果表明,从电场传感器的输出信号中,可准确分辨出座椅上人体的四种状态。

关键词：信号检测坐姿识别电场传感器耦合电容嵌入式系统实时显示

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自然的灵感“偶遇”先进制造技术

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科学通报 2019年第12期64卷 1211-1212页

作者：张永来孙洪波吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室

大自然是世界上最伟大的"设计师"和"工程师",经过数亿年的进化,自然界的生物通过自身功能结构的不断演变和优化,展示了独特的生物特性.出淤泥而不染的荷叶、阳光下五彩斑斓的彩蝶、擅长攀岩的壁虎脚、广角侦察的蜻... 详细信息

大自然是世界上最伟大的"设计师"和"工程师",经过数亿年的进化,自然界的生物通过自身功能结构的不断演变和优化,展示了独特的生物特性.出淤泥而不染的荷叶、阳光下五彩斑斓的彩蝶、擅长攀岩的壁虎脚、广角侦察的蜻蜓复眼,这一系列巧夺天工的设计和制造均出自大自然之手.人类对这些生物功能的好奇与神往,驱使研究者对这些功能独特的生物材料展开了细致的研究,并逐渐揭开了自然界生物材料神秘的"面纱",研究证实微纳尺度的多级结构被认为是产生上述独特功能的关键.如今,人们已经对各类生物材料的微纳结构与化学组成有了很深的认识,并试图通过微纳制造技术赋予人造材

关键词：先进制造技术微纳结构仿生制造激光微纳加工激光加工微纳制造生物材料

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基于锥面衍射实现高效率双光栅光谱合成

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强激光与粒子束 2020年第12期32卷 83-87页

作者：吴娟李建民尹新启曾理江邱克强李朝明颜宏中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029 苏州大学光电科学与工程学院江苏苏州215006

分析了基于锥面衍射的双光栅光谱合成系统的可行性,设计了激光入射角为Littrow角附近的双多层介质膜(MLD)光栅光谱合成系统,开展了两路合成实验。当入射极角等于自准直入射角,入射方位角为6°时,光栅衍射效率近似等于光束自准直入... 详细信息

分析了基于锥面衍射的双光栅光谱合成系统的可行性,设计了激光入射角为Littrow角附近的双多层介质膜(MLD)光栅光谱合成系统,开展了两路合成实验。当入射极角等于自准直入射角,入射方位角为6°时,光栅衍射效率近似等于光束自准直入射时的衍射效率。基于锥面衍射原理,对中心波长为1050.24 nm和1064.33 nm的两束光纤激光子束进行合成,入射极角为43.99°,测得合成效率为92.9%,较基于非锥面衍射的双光栅光谱合成系统的合成效率提高了8.8%;测得合成光斑光束质量Mx 2=1.204,My 2=1.467,与基于非锥面衍射的双光栅光谱合成系统输出光斑光束质量基本一致。

关键词：锥面衍射非锥面衍射双MLD光栅光谱合成合成效率

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激光加工制备仿芦苇叶结构的超疏水表面

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科学通报 2019年第12期64卷 1303-1308页

作者：陈峒霖毛江维陈招弟于凯新韩冬冬孙洪波吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室长春130012 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

仿芦苇叶结构的超疏水表面在抗结冰、自清洁等领域有着重要的应用.但是,目前仍缺乏一种简单制备仿芦苇叶微纳米结构的方法.本文采用激光烧蚀手段制备基于聚二甲基硅氧烷的具有仿芦苇叶结构超疏水表面.激光烧蚀处理具有微光栅结构的聚二... 详细信息

仿芦苇叶结构的超疏水表面在抗结冰、自清洁等领域有着重要的应用.但是,目前仍缺乏一种简单制备仿芦苇叶微纳米结构的方法.本文采用激光烧蚀手段制备基于聚二甲基硅氧烷的具有仿芦苇叶结构超疏水表面.激光烧蚀处理具有微光栅结构的聚二甲基硅氧烷,高能量激光作用时可以烧蚀出次级微纳结构,提高表面粗糙度,其浸润性各向异性明显,沿着垂直方向测量的接触角(～155°)比平行方向测量的接触角(～150°)大,达到超疏水,且沿着垂直方向测量的滚动角(～3°)比平行方向测量的接触角(～12°)小.本方法为激光制备仿生结构超疏水表面提供了新思路.

关键词：激光制造仿生芦苇叶超疏水聚二甲基硅氧烷

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全波形激光雷达回波分解方法

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遥感学报 2019年第1期23卷 89-98页

作者：李洪鹏李国元蔡志坚吴冠豪清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心北京100048 苏州大学物理光电与能源学部苏州215006

全波形激光雷达的回波中携带了被测目标的距离与特征信息,为了获取这些信息,本文提出了一种回波分解方法。本方法将原始的全波形回波分解为几个独立的高斯脉冲,并得到其函数表达式,从而提取出被测目标的距离等信息。分解过程中,首先,采... 详细信息

全波形激光雷达的回波中携带了被测目标的距离与特征信息,为了获取这些信息,本文提出了一种回波分解方法。本方法将原始的全波形回波分解为几个独立的高斯脉冲,并得到其函数表达式,从而提取出被测目标的距离等信息。分解过程中,首先,采用可变阈值的经验模态分解滤波法(EMD-soft)对原始波形进行滤波和噪声水平评估;其次,采用一套应对多种波形组成的初始参数估计方法,获取后续拟合所需的初始参数;最后,采用LM(Levenberg-Marquardt)优化算法对回波进行拟合优化,从而获取全波形回波中包含的独立高斯脉冲及其函数表达式。仿真波形的分解实验表明,分解误差在0.1 ns量级,换算成距离误差为15 mm,通过实验室自制的全波形激光雷达实验系统获取的回波的分解实验表明,分解的距离误差小于0.1 m。对比另外两种高斯分解方法对于相同仿真与实验数据的分解结果可以看出,本方法在分解成功率与精度上都有较大的提高。回波分解后的独立高斯脉冲中,除距离外还含有被测目标的反射率、粗糙度、面型等丰富的信息,回波分解方法作为回波分析的基础,将在遥感、测绘等生产与科研领域中发挥非常重要的作用。

关键词：全波形激光雷达回波分解经验模态分解(EMD) LM(Levenberg-Marquardt)优化算法

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快速旋转式偏振成像探测装置的设计

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光学精密工程 2018年第10期26卷 2345-2354页

作者：韩勇赵开春尤政清华大学精密仪器系清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室

为了获取更快的偏振成像探测速率,本文对现有的机械旋转式偏振成像装置进行了改进,设计了连续旋转检偏器的成像方式,并改进图像处理过程,进一步提高了偏振成像速度。该装置克服了传统机械旋转式偏振成像装置体积大、成像速度慢、效率低... 详细信息

为了获取更快的偏振成像探测速率,本文对现有的机械旋转式偏振成像装置进行了改进,设计了连续旋转检偏器的成像方式,并改进图像处理过程,进一步提高了偏振成像速度。该装置克服了传统机械旋转式偏振成像装置体积大、成像速度慢、效率低的不足,利用电机带动检偏器快速匀速旋转,并与相机的曝光同步,能够快速便捷地实现偏振图像的获取。同时为了实现更高的偏振图像采集速率,对偏振图像采用了流水线式的处理方式,利用每相邻的3幅强度图解算得到偏振图像,使偏振图像与强度图像具有相同的成像速率。经过测试,该装置能够很好地完成偏振图像的采集,获取被测目标的偏振度和偏振角,在稳定工作状态下平均获取一幅偏振信息耗时0.033 s,且具有较好的工作稳定性。本文所做工作提升了机械旋转式偏振成像仪的工作效率,也为进一步提升机械式偏振成像仪的成像速度、实现对运动目标探测打下了基础。

关键词：偏振成像偏振态快速偏振光探测图像处理

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迭代最小二乘法气体光谱自动水汽差减算法

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光谱学与光谱分析 2019年第1期39卷 20-25页

作者：王昕吕世龙陈夏北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 北京工业大学环境与能源工程学院北京100124

傅里叶红外光谱法具有测量速度快、信噪比高、检测范围广等优势,在针对污染源废气排放的快速检测及长时间在线监测中具有巨大的发展潜力。水汽是红外光谱污染气体检测中的主要干扰物,影响NOX,SO_2等重要污染物的检测,差减水汽背景谱消... 详细信息

傅里叶红外光谱法具有测量速度快、信噪比高、检测范围广等优势,在针对污染源废气排放的快速检测及长时间在线监测中具有巨大的发展潜力。水汽是红外光谱污染气体检测中的主要干扰物,影响NOX,SO_2等重要污染物的检测,差减水汽背景谱消除光谱中水汽干扰可提高这些污染物的检测精度,具有重要意义。气体光谱中水汽吸收峰由于受到水分子团簇、仪器线型函数等影响,通过数值方法对其计算的误差较大;为此,水汽背景谱一般需采用同一台光谱仪实测获得。主要有两种方法:第一种是通过反复调节水汽/氮气混合气中的水汽浓度,使水汽背景谱中的水汽吸收峰与污染气体光谱中水汽吸收峰相同,此方法耗时较长,且受环境条件制约很难在现场检测中使用;第二种方法是预先测量不同浓度的水汽光谱,在检测污染气体时选取两幅与污染气体光谱中水汽吸收峰最为接近且将其夹在中间的水汽光谱作为参考谱,使用这两幅参考谱线性拟合与污染气体光谱中水汽吸收峰相同的水汽背景谱,此方法可获得高度近似的水汽背景谱,但当前缺乏相关自动算法妨碍了其在快速自动消除水汽干扰方面的应用。为此,提出一种选取水汽参考谱及拟合水汽背景谱的自动算法,用于自动差减消除水汽干扰。在参考谱选取中,使用污染气体光谱依次减去浓度由低至高的水汽光谱,依据差减后光谱中水汽吸收峰所在波数的吸光度正负性来选取参考谱。在水汽背景谱计算中,基于迭代最小二乘法逐步剔除光谱中受污染物吸收峰干扰的波数,采用剩余波数上的数据拟合水汽背景谱,使其与污染气体光谱中水汽吸收峰相一致。使用水汽背景谱对污染气体光谱进行差减即可消除污染气体光谱中的水汽干扰。对含有NO_2的污染气体光谱进行了差减消除水汽干扰实验,结果表明所提出的自动算法可快速准确消除水汽干扰;NO_2在消除水汽干扰后可由其位于1 629cm^(-1)的强吸收峰检测,相比消除水汽干扰前使用不受水汽干扰的位于2 917cm^(-1)的弱吸收峰检测,其检出限得到了大幅提高。

关键词：污染气体检测水汽干扰傅里叶红外光谱最小二乘法

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