摘要：设计了一款基于互补双极工艺的高带宽和低噪声全差分放大器,可实现全差分或单端转差分功能。提出了一种H型桥式输入结构,可实现高摆率、低失真;此外,放大器通过内部共模反馈环路将共模信号反馈到两个增益级,实现差分输出共模电平的调整,使高速全差分放大器特别适合于高速高精度模数转换器(ADC)输入信号的缓冲和放大。放大器内部跨导线性环为AB类输出级提供有效偏置,减小输出级失真的同时提供高动态范围。基于EDA工具进行了放大器电路和版图设计,后仿结果表明,在±5 V电源供电下,放大器-3 dB带宽达到366 MHz,压摆率大于1150 V/μs,输入电压噪声小于10nV/√Hz,输入失调电压在±1 mV内。

摘要：针对传统频率测量电路复杂、采集速度较慢的问题,基于FPGA(现场可编程逻辑门阵列),采用全数字锁相环对待测量信号进行倍频,辅以自适应时钟模块、计数模块和串口接收发送模块,设计了多通道频率测量系统,从而达到精简电路并实现对多路待测信号的快速精准测量。实验结果表明,对于100 Hz~10 MHz频率的稳定信号,测量时间仅为100 ms,与标准频率计相比,相对误差<0.5 ppm(1 ppm=10^(-6))。可用于多路频率信号的实时采集测量。

摘要：我国水质污染问题突出,严重影响了农作物的正常生长,尤其是重金属离子,会在农作物体内积累,进而影响人体健康。针对此问题,设计了一种基于STM32F103系列单片机的水质监测系统,该系统的硬件部分包括主控制器、前端数据采集模块和无线传输模块。主控制器选用STM32F103RCT6单片机,用于完成对各硬件模块的控制工作,前端数据采集模块用于数据的采集,无线传输模块选用的nRF24L01无线射频收发芯片,实现了数据传送到后端的作用。软件部分针对各硬件部分应用C语言完成了相应功能的程序设计,最终实现整个系统的数据采集、处理、传输。最后,对设计的检测系统进行了水质重金属Cr(VI)测试分析,检测结果与电化学分析仪CHI660E测试结果相比,平均相对误差小于12%,表明该系统的精度可以满足实际应用需求。

摘要：谐振式加速度计能够将加速度直接转化为稳定的频率信号,可以获得优良的性能。针对目前石英谐振加速度计灵敏度偏低,以及温度变化等因素引起的频率漂移等难题,提出了一种基于多电极谐振器的集成式石英加速度计的信号处理与融合的方法。集成式石英加速度计输出多路谐振信号,形成差频信号,融合后可以得到高精度的数字信号,设计了基于FPGA的电路实现方案。通过实验测试结果,输出数据响应时间为125 ms的条件下,传感器标度因数从传统的100 Hz/g以下提升到1742.5 Hz/g,线性相关系数为R^(2)=0.9985。提出的信号处理与融合方法具有较高的信号处理实时性,显著提高了石英谐振加速度计的灵敏度,可以应用于集成式石英谐振加速度计数据信号处理以及实时测量系统中。

摘要：为了探究纸基微流控芯片的材料参数和微通道结构对液体流动特性的影响,使用COMSOL仿真软件建立微通道模型,通过更改纸基的孔隙率和渗透率,设计新的微通道结构,对液体在纸基材中的流动特性进行仿真研究;仿真结果显示孔隙率和渗透率越大纸基材的液体吸入量越大,液体渗透速度越快;液体在正梯形结构的纸基微通道上具有最佳的流动特性。纸基材料的参数和流道结构对液体的流动特性具有一定影响,其对于纸基微流控芯片的制作选材与芯片设计具有重要意义。

摘要：随着社会的发展,我国人口老龄化越来越严重,因而增多了关于养老服务的需求。但目前很多养老机构的管理不规范,设备老旧不智能,没有跟上时代的步伐。老年人一旦发生意外情况,很难及时发现和救助。对此,文章提出一种老人摔倒求助视频检测系统,系统由一个微型计算机以及其自带的摄像头和一台上位机构成,通过摄像头对养老院老人进行拍照,微型计算机将拍摄的照片上传至上位机,在上位机中设计一个卷积神经网络模型用于检测老人是否摔倒和求救,便于及时提醒监护人施以援手。

摘要：谐振式加速度计可以将加速度转换为频率信号,在导航、姿态控制等加速度计的应用领域,采集信号需要限定在较短时间内,为了满足应用的要求,基于一种单基片集成式石英谐振器,通过现场可编程门阵列(FPGA)实现了一种针对集成式石英谐振加速度计的倍频电路设计方案,包括时钟自适应模块和锁相环。时钟自适应模块根据当前输入信号产生锁相环基准时钟并将输入信号进行倍频。离心机加速度测试结果表明,当测量时间由1 s缩短为0.125 s时,传感器标度因数为3173 Hz/g(g=9.8 m/s2),线性相关系数R2=0.99932,与未倍频时相比,标度因数与线性度基本保持不变,所设计的倍频电路可应用于石英谐振加速度计的信号处理及数据采集系统中。

摘要：大量程的称重系统难以实现便携与高精度,而高精度的称重系统量程较小。该文通过力转换结构及改进的惠斯通电桥,运用快速高分辨信号采集及处理技术,设计了一种兼具高精度、大量程、便携式、低成本等优点的电子称重系统。实测结果表明,设计的电子称重系统称量范围0~8kN,误差<0.1%,阈值及分辨率为0.1kg,可用于科研、建筑工地、牲畜交易等领域。

摘要：采用微机械倾角传感器构成前端敏感电路及利用单片机构成数字信号电路,完成倾角电压信号的提取、卡尔曼数字滤波算法、零位漂移抑制以及全方位信号合成,实现载体在任意偏航方向（0°-360°）下的全方位倾角测量。其中使用卡尔曼数字滤波算法对倾角信号进行处理,并采用MATLAB软件对其进行仿真,最终减少噪声,降低其波动性。针对系统的零位漂移问题,设计软件算法对其进行跟踪处理,消除零位误差。结果表明,x,y轴稳定性分别提高了10.95倍和12.75倍,满足非线性度要求。

摘要：为了提高石英力敏谐振器的力-频转换系数,根据石英晶体压电效应及各向异性特性,利用Matlab数值计算方法,研究了径向力作用时AT切石英晶体薄圆片内各点的应力分布特点,设计了不同基频及不同电极数的石英力敏谐振器集群,并对其力敏特性进行了测试。结果表明:谐振器的力敏特性与谐振器的谐振频率、电极位置及力作用方位有关;集成于同一晶体基片不同位置的谐振器谐振频率作差频处理,得到的差频信号仍具有显著的力敏特性,同时差频信号中材料自身干扰因素的影响得到了抑制;在非耦合状态下,同一晶体基片上电极集成数越多,差频组合形式越多,得到的叠加信号的力敏特性越显著;经差频及叠加处理,集成式石英六电极谐振器的力-频转换系数可达8655.8 Hz/N。这种结构的力敏谐振器可用于高稳定的数字式力传感器及相关姿态检测控制系统。