摘要：压电振动能量采集器可将自然界中广泛存在的机械振动能转换为电能,并且一直向微型化电源的目标迈进.为此,以矩形压电微悬臂梁结构作为换能单元,通过对压电层等效电流源和单相桥式整流电路的理论及相关公式的推导,得出微能量功率的计算公式.通过分析看出,在实际设计压电振动能量采集装置时,可采用适当增加质量块质量和减小梁长度的方式来满足整体结构在自然环境中实现低频谐振、获得较大的功率输出的设计要求.

摘要：文章设计并制作了一款基于低温电流比较仪(CCC)的低噪声电流放大器,可以用于pA量级微弱电流的精密测量。该放大器由最大匝比2000∶1的超导比例线圈、直流超导量子干涉器以及超导屏蔽等组成,建立了该放大器等效输入电流噪声、电流灵敏度以及反馈回路模型,在此基础上提出了降低放大器噪声和提高放大器灵敏度的方法。实验结果表明,CCC超导比例线圈与匝数为12的检测线圈的耦合系数可以达到0.61,当CCC电流放大比例为2000∶1时,在1 Hz频率下,放大器的等效输入电流噪声为30 fA/Hz^(0.5),电流灵敏度为4.71 nA/Φ_(0),该放大器的性能在对峰峰值为6 pA的方波电流测试中得到了验证。

摘要：针对离线单微粒跟踪缺乏运动观测实时性、无法对单微粒运动状态进行快速反馈等问题,设计出一套能实时进行单微粒跟踪的系统。该系统以荧光单微粒成像系统为硬件基础,以LabVIEW为软件开发平台,将CCD荧光图像采集、荧光显微镜操作和单微粒跟踪运算融为一体,实现荧光图像采集与单微粒跟踪的并行执行和实时控制。在普通个人计算机上利用该系统对100帧连续随机运动的单微粒荧光图像的仿真和并六苯分子在云母基体的扩散实验研究表明,在运算图像高达百万级像素时,该系统可实现4~5帧/秒的跟踪速率。这对荧光标记大分子和有机体的扩散认知、分子马达运动特性研究和荧光有机分子薄膜生长机理解析等具有重要的意义。

摘要：设计了一套具有一定实用意义和科学价值的薄膜生长荧光显微图像实时采集与分析系统,可以实现透明衬底上有机荧光分子薄膜生长的实时原位监测。进一步阐明了系统的硬件构筑思路和软件设计架构,并依据薄膜的形貌特征,给出8个主要生长信息参数及其求取算法,并利用自行搭建的实验系统,针对联六苯(p-6P)分子在云母衬底上的纳米纤维生长过程,得出了其准一维的线性生长规律。该系统作为重要的薄膜生长成像监测技术,有望在薄膜与衬底表面相互作用和衬底微区结构特性研究等方面起到积极的作用。

摘要：通过测量管道外壁应力应变大小来间接获得管道内压力值在实际工程应用中具有重要意义。在理论分析的基础上,利用ANSYS Workbench分析软件,建立管道的壁厚、长度、内径和材质等参数各异的多种有限元仿真模型,详细分析管道在内压作用下,管壁的应力应变特性。仿真结果表明,管壁应力应变与管道内压和内径大小成线性关系、与壁厚成非线性关系、且与管道长度无关,此外,对于相同管道内压,管壁应变随管道材质不同而变化,但管壁应力却不受影响。该仿真实验的设计与研究为后续的传感器研制和非接触管内压力测量提供了坚实的理论基础和必要的数据支撑。

摘要：以数字化工业仪表的电流输出需求为背景,提出一种采用双通道低分辨率D/A转换器实现高精度电流源的方法。由微处理器控制8位D/A转换器TLC5628的两个通道分别进行粗调和微调实现高精度电压输出,再经过由运算放大器TLC27L2和三极管等构成的电压电流转换电路产生恒流输出。分析了因电阻阻值及基准源精度等原因引起的误差,提出了通过对测量范围上下限进行参数标定的方法,并对比了标定前后的电流误差,结果显示电流精度得到显著提高。所设计的电流源具有精度高、成本低、标定方便和实用性强的特点。

摘要：针对铁磁性材料无损检测实验平台建设需求,设计了基于磁滞回线法的铁磁性材料磁性参数检测实验装置。装置为嵌入式硬件平台,包括主控及信号发生、功放、感应信号调理等7个模块,并开发了磁性参数检测应用软件,实现了数据通信、界面显示、数据管理等多种功能,根据CR12MOV钢板磁性参数检测实验结果表明,装置可绘制磁滞回线并获得矫顽力和剩磁参数数值。该装置融合多学科特性,为无损检测专业实验室建设提供了一种有效的综合实验及实践平台。

摘要：针对连接器插针缺陷检测中人为检测误检率高、效率低、劳动强度大等问题,该文开展了基于机器视觉的电气连接器缺陷检测前沿方法研究,搭建了用于图像采集、处理的嵌入式硬件平台。通过设计包括图像灰度化、霍夫圆检测、边缘检测等算法在内的缺陷特征提取方法及其稀疏化LS-SVM缺陷判别分类器,开发了缺陷检测应用软件,最终构建了一套电气连接器缺陷检测实验系统。实验结果表明:该系统可以将缺陷漏检率和误检率控制在5%以下,能够满足工业现场的应用需求。由于融合了嵌入式系统控制、图像处理、模式识别等技术,也为当前无损检测专业实验室建设提供了一种具有开放接口的设计性综合性课程实验及实践平台。

摘要：设计了一款基于超导量子干涉仪(SQUID)的直流电阻电桥指零仪电路,该电路可用作高精度电阻电桥中低值电阻(0.1~100Ω)测量的指零仪电路。通过自制SQUID外围电路并优化电路其输入耦合线圈的互感值,实现微弱电桥不平衡电流的精密测量。与传统电阻电桥基于测量不平衡电压的纳伏计指零仪相比,其检测灵敏度在中低值电阻测量范围有数量级的提升。设计的作为指零仪的SQUID磁通锁定环1/f转折频率在2 Hz左右,磁通白噪声水平在3.5μφ_(0)/√Hz左右,并且输入线圈与SQUID互感系数高达10 nH,其等效的电流白噪声密度0.7 pA/√Hz。将其用作电阻电桥指零仪测量100Ω标准电阻(工作电流为10 mA)的分辨率可达到10^(-11)量级。

摘要：为使学生接触专业科研前沿,更好地培养其科学研究能力和创新能力,将随钻测量技术领域中连续波泥浆脉冲器设计的部分研究内容引入到实验教学当中,设计了基于FLUENT的连续波泥浆脉冲仿真实验。该实验可使学生熟悉计算流体力学的基本知识,学习FLUENT软件中建模、网格划分、流体分析等方法,掌握连续波泥浆脉冲发生器器工作原理及转阀设计思想,有利于培养学生的科学探索精神,并从中学到新的思维方式和研究方法以至有所创新。