摘要：为了实现水下超声成像系统中超声信号的相控阵发射,提出并设计了一种基于FPGA的超声相控阵发射系统。分析了相控聚焦的发射原理,利用FPGA丰富的I/O引脚和内部逻辑资源实现了八通道超声相控阵激励信号的发射,并设计了信号调理电路对激励信号进行D/A转换及放大,以有效驱动压电换能器。通过实验测试表明,该系统可以实现超声信号的相控聚焦发射,相控延时精度达到2.5 ns,发射信号稳定,系统集成度高,可以应用于水下超声成像的实现。

摘要：设计了一种应用红外吸收光谱原理的红外CH4气体检测仪。该检测仪用红外热释电传感器作为敏感元件,以C8051F040单片机作为智能控制单元,实现了CH4体积分数的准确测量。介绍了气室的结构设计、微弱信号的放大和数据采集的设计。通过实验数据分析,该气体检测仪具有测量精度高、稳定性好、低功耗等优点,满足了实际情况的需要。

摘要：对一种吸收光谱型气体红外传感器的工作原理、设计原理和集成化设计进行了分析。其中气体浓度对光谱的吸收会影响光强的变化,所以将微型热释电红外敏感头、小型灯泡都集成在1个小型的气室中,气室中有2个通道,气体探测通道和参考通道。2个通道光强的强弱差就会体现出气体浓度的大小,这样就实现了测试气体浓度的功能。集成化采用MEMS工艺将红外双路敏感元件及滤光片制作成探测头,然后通过微封装和微小集成技术将探测头、红外光源、过滤网集成在气室内。

摘要：基于红外光在半导体材料中的透射特性,将白光扫描干涉方法从可见光波段推广到红外光波段。设计研制了Linnik结构红外光干涉系统,对具有三层台阶结构的微器件进行了无损三维形貌测试。实验结果表明,采用红外光对半导体材料微纳结构透射后的反射干涉技术,可以准确实现微纳结构内部三维形貌测量。可实现百nm量级台阶高度的准确透射测试,纵向测量误差控制在5%以内。该方法可广泛应用于半导体微纳器件结构测量技术领域,实现半导体器件封装后的内部形貌测试、键合界面质量评估以及在线工艺检测等。

摘要：利用倒模工艺,在PDMS混合液中掺入BaTiO3纳米颗粒和MWCNTs,并将混合物均匀涂敷于带有微米级金字塔型阵列结构的硅模表面,加热制得复合压电-摩擦薄膜,并对薄膜进行极化处理。分别运用SEM和Raman光谱仪观察分析薄膜表面和内部结构及其组分。设计振动能量采集测试系统测量分析薄膜的输出电压和供电能力。实验结果表明,压电-摩擦薄膜表面的金字塔型阵列结构具有高度的一致性,薄膜内部BaTiO3和MWCNTs含量相对较少,分布相对均匀,且其中BaTiO3纳米颗粒为四方相。压电-摩擦薄膜的输出电压峰-峰值比单一压电和摩擦薄膜的输出电压峰-峰值之和还要高,面积约为5×10-4 m2的压电-摩擦薄膜制成的振动能量采集器能够点亮至少1个商用LED灯。

摘要：机械结构工作模态参数识别和振动故障诊断是在工程应用中不可或缺的两个重要技术。借助于LMS齿轮箱故障振动实验,将一种量子优化的独立分量分析算法(Quantum Independent Component Analysis,简称QICA)应用于齿轮箱工作模态参数识别和故障诊断实验中。通过对两种实验的应用分析,结果表明QICA排除了噪声和混频的影响,克服了特征参量难以区分的问题,能够有效地识别出齿轮箱模态固有频率;QICA使微弱故障信息明显增强,并与PNN结合达到了故障诊断目的,使故障诊断可靠性明显提高。

摘要：针对高量程加速度测试需求,提出了一种基于光弹效应的新型光学加速度传感器;利用MATLAB软件和时域差分有限元(FDTD)对微环谐振腔悬臂梁加速度计的结构进行优化设计,详细分析了波导传输模态,传感器灵敏度以及工作带宽与波导尺寸、微悬臂梁尺寸的关系。在优化设计的基础上,通过ANSYS软件对悬臂梁的抗冲击性能进行仿真,其抗冲击可达104gn,灵敏度为10-2pm/gn,能有效满足高冲击、强烈振动场合的特殊测试要求,可以应用于侵彻系统,并为集成小型化高灵敏抗冲击微光机电系统(MOEMS)传感器提供理论参考。

摘要：提出并设计了基于FPGA的自适应逼近式锁频伺服控制器,详细阐述了自适应逼近式锁频技术的算法流程,简化了闭环锁频控制系统参数整定的过程。搭建了单路静态模拟转动系统,测试了锁频控制系统对阶跃信号的响应能力;提出了设置分段阈值和步进的优化方法,解决了锁频精度与锁频跟踪速度的矛盾;在谐振式光学陀螺的实际转动测试中,得到了8.34 k Hz的锁频精度和优于25 k Hz/us的锁频跟踪速度。实验表明所设计的自适应伺服控制器,满足了谐振式光学陀螺检测系统对谐振频率高精度锁定及快速跟踪的要求。

摘要：依托西部某沥青混凝土心墙坝工程,分别开展了5℃、10℃、15℃低温条件下的沥青混凝土心墙材料三轴蠕变特性试验。试验结果表明:在双对数坐标系下,剪切蠕变与时间满足较好的线性关系,且其斜率受偏应力影响较小,但随着温度的升高斜率呈指数减小;剪切蠕变随着偏应力增大而增大,两者之间呈非线性关系,温度越高,非线性越明显;随着温度的升高,蠕变量增大,蠕变速率加快,且偏应力越大,产生的蠕变增量越大;体积蠕变取决于偏应力的大小,偏应力较小时,表现为压缩,偏应力较大时,表现为膨胀,且膨胀量明显大于压缩量;围压对蠕变的影响同样与偏应力有关,当偏应力较小时,围压对蠕变的影响较小,随着偏应力的增大,围压增大对蠕变有较为明显的抑制作用。

摘要：大型机械设备的健康监测是判断设备工况与预估设备工作效能的关键手段之一。为了解决传统机械设备的健康监测装置受限于有线或电池供电而难以进行大面积、分布式安装与长期使用的问题,本文提出一种低功耗的自供电无线状态监测系统。采用磁悬浮的电磁发电结构作为振动俘能器为系统供电,通过设计双电池智能充放电与动态功率管理策略,降低了系统功耗,提高了供电效率及系统可靠性。测试结果表明,本系统能够有效收集并高效分配利用采集到的振动能量,解决了无线监测装置的续航和数据传输问题,实现了对环境振动和温度信息的长期、可靠、实时采集与无线传输,为机械设备健康监测装置的分布式安装与在线监测提供了新方案。