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  • 高密度表面肌电信号无线数据采集同步机制研究 免费阅读 下载全文
  • 高密度表面肌电信号研究需要获取高精度、高空间分辨率、高质量的肌电信号,同时也对采集系统的便捷性、响应性、续航能力等方面提出了更高要求。本文在考虑可穿戴性、实时性、高通量等基础上,对s EMG采集系统架构和传输网络设计进行了深入研究,设计了基于模块化分层架构、有线USB结合无线WIFI传输模式、异步采集和同步聚合方法、双缓存和时隙切换的高精度同步机制的实时肌电采集通信系统。为验证系统功能和算法机制,本文还构建了实验平台装置,实现了128通道1 k Hz采样率16 bit精度s EMG信号的实时采集、处理和传输。通过测试,在采用通信周期为50 ms下,通道间同步误差小于320μs,刷新率可达20 Hz,系统的平均延时小于80 ms。
  • 基于螺旋型铂铱合金电极的植入式葡萄糖生物传感器 免费阅读 下载全文
  • 采用螺旋型铂铱合金电极设计,旨在提高植入式葡萄糖生物传感器的葡萄糖氧化酶担载量并增大工作电极的电化学活性面积。以扫描电镜(SEM)观察聚氨酯(Polyurethane,PU)半透膜的形貌,采用循环伏安法(CV)和计时电流法(I-T)考察PU涂覆厚度、PU含量以及酶含量等参数对传感器电化学性能的影响,结果表明:所制备的螺旋型传感器灵敏度在20 n A/(mmol/L)~30 n A/(mmol/L),可在人体生理条件范围内线性检测(2 mmol/L~30 mmol/L)葡萄糖浓度,并且具有良好的重现性、稳定性和选择性,符合电极长期植入式需求,有望作为今后糖尿病患者血糖连续监测的关键器件。
  • 能量平衡法静电驱动柔性振膜微泵特性分析 免费阅读 下载全文
  • 从能量平衡的角度建立了静电驱动柔性振膜微泵的平衡方程,基于对压缩过程中振膜动能的考虑,改进了最小能量法压缩模型,结合均匀压力载荷下圆薄膜大挠度形变理论对静电驱动柔性振膜微泵进行理论分析。对振膜与腔体壁面贴合的压缩过程中各能量相互转化的关系进行分析,并与最小能量法模型进行了对比。结果表明,能量平衡法考虑了薄膜振动过程中的动能,故薄膜与腔体具有更大的贴合面积,且以薄膜与腔体完全贴合时作为零应力参考状态降低压缩过程中的薄膜形变势能,计算得到的静电微泵的压缩效率更高,在驱动电压为300 V时,改进的双腔模型中振膜贴合半径为4.06 mm,所得最大压升为87.08 k Pa。基于改进的模型,对双腔微泵压升的影响因素进行讨论,发现降低柔性薄膜厚度会使输出压力有所上升,并且减小腔体表面介电层厚度、减小腔体深度与半径可以有助于提高微泵的压升。
  • 低功耗微型磁通门的制备与分析 免费阅读 下载全文
  • 针对微型磁通门传感器降低功耗的要求,利用标准MEMS工艺制备了具有多孔结构铁芯的微型磁通门传感器。经过对器件的测试与分析,这一结构的铁芯能够降低器件功耗,提高传感器的整体性能。通过比较不同多孔铁芯对磁通门最佳激励电流的影响,综合考虑器件性能和制备工艺的要求,确定了最佳的设计参数。
  • 磁通门铁芯涡流效应磁场计算与HSPICE仿真 免费阅读 下载全文
  • 在交变磁场下,针对铁磁材料中涡流效应对磁滞回线的影响在传统分析计算中存在的难题,提出一种基于HSPICE的磁通门铁芯涡流磁场计算和仿真方法。磁通门铁芯用考虑磁滞现象的Jiles动态模型描述,运用欧姆定律和毕奥-萨伐尔定律得到涡流产生的寄生磁场,再将寄生磁场与激励磁场叠加代入Jiles动态模型,即得到涡流对磁滞回线影响的数学模型。最后,利用HSPICE进行仿真验证,结果表明:在0.5 Hz、50 Hz、200 Hz和500 Hz 4种不同频率电压源激励下得到的铁芯磁滞回线波形,与实验结果拟合较好。
  • 电磁超声换能器线圈设计与提高换能效率研究 免费阅读 下载全文
  • 提出了一种提高电磁超声换能器EMAT(Electromagnetic Acoustic Transducer)换能效率的方法,首先,在COMSOL Multiphysics软件中建立了电磁超声无损检测激发探头有限元模型,然后研究了电磁超声换能器中双层叠加螺旋线圈的基板厚度、铜箔厚度以及提离距离对换能效率的影响。结果表明:减小基板厚度以及提离距离,增加线圈铜箔厚度可以提高EMAT换能效率。最后通过实验进行验证,仿真结果与实验基本一致。
  • 相对位姿测量解算的DSP实现 免费阅读 下载全文
  • 针对运动目标位姿测量中小型化和快速化的问题,设计了以TMS320DM6437数字信号处理器为核心的图像处理系统,实现了图像的实时采集和处理。采用乒乓缓冲技术,利用TMS320DM6437的视频处理子系统直接对CMOS采集的原始数据进行处理,有效地减小了系统尺寸并提高了帧率。最后对系统进行了软硬件调试和运动目标的位姿测量实验,在相机帧率为40 frame/s的情况下,可以完成实时解算,表明设计方案具有一定的实用价值。
  • 采用MEMS惯导的小口径管道内检测定位方案可行性研究 免费阅读 下载全文
  • 针对小口径管线测量仪对低成本、小尺寸惯性导航定位方案的迫切需求,本文设计了一种融合了MEMS惯导、管道里程计、地面标记器以及管道运动约束的组合定位方案及其导航定位算法。基于该方案,本文以一款典型MEMS惯性器件(STIM300)为例评估了其定位精度,并对里程计、运动约束以及反向平滑算法在提高定位精度方面的贡献做了定量分析。模拟实验结果表明,里程计以及运动约束是保证系统精度的必要条件,反向平滑算法能够进一步提高定位精度;MEMS方案对长度为2 km的管道测量精度可达10-3量级,能够满足小口径管道内检测定位的精度需求。
  • 电容式微加速度计的刻度温漂的半解析模型 免费阅读 下载全文
  • 针对电容式微加速度计的刻度温漂,根据微加速度计的检测原理及热变形的分析结果,建立了刻度温漂的半解析模型,并在此基础上分析了刻度温漂的主要影响因素。分析结果表明,刻度温漂由两部分组成,第一部分主要由单晶硅的弹性模量的温度系数决定,可以通过高掺杂降低;第二部分由微加速度计的热变形引起,它的大小与封装胶的弹性模量、梳齿的宽度、大电容间隙与小电容间隙的比值以及固定梳齿锚点的位置相关;第一部分和第二部分分别是正数和负数,因此相互补偿。基于MEMS体硅微加工工艺,制造了微加速度计的实验样品,刻度温漂的测量结果验证了理论分析结果的正确性。
  • 光纤陀螺随机误差特性ThêoH辨识 免费阅读 下载全文
  • 随机误差特性分析是光纤陀螺进入工程应用阶段的关键技术。针对Allan方差、总方差、Thêo1(Theoretical variance#1)等分析方法的不足,以Thêo1为基础,通过偏差消除获得Thêo BR(Bias-removed ver-sion of Thêo1),并将其与Allan方差合成,得到光纤陀螺随机误差特性分析的Thêo H(Hybrid-Thêo BR)法。通过计算重叠Allan方差、总方差、Thêo1以及Thêo H的等效自由度,结合仿真和实测信号的随机误差特性分析实验,证明Thêo H法不仅提高了Allan方差估计的置信度,且解决了Thêo1估计有偏的问题,表明了该方法是目前能够有效辨识光纤陀螺随机误差特性的最佳方法。
  • 基于动态模板匹配的移动机器人目标识别 免费阅读 下载全文
  • 将视觉显著性与基于动态模板匹配的目标识别方法相结合,提出了一种适用于未知环境下的移动机器人目标识别方法。具体而言,首先设计了基于分布式控制的移动机器人视觉系统,提高了视频处理效率;之后利用基于背景先验的显著性检测方法对图像进行预处理,排除了相对次要的背景区域;最后对处理后的图像进行动态模板匹配,提高了目标识别的准确率。实验结果表明,该方法能够满足移动机器人在目标识别过程中对图像处理的实时性和准确性的要求,具有良好的有效性。
  • 油井压力测试系统可靠性框图分析 免费阅读 下载全文
  • 目前用于测试射孔压裂时动态压力数据的石油井下压力测试系统得到了广泛的应用,但对其可靠性的分析研究还是空白。针对这一问题,采用可靠性框图分析技术对测试系统的可靠性进行分析。通过深入分析系统的组成结构和逻辑功能关系,建立测试系统的可靠性框图模型。在此基础上,依据元器件应力分析方法对可能引起系统故障的元器件的失效率进行逐个分析和计算,最后得到测试系统的失效率和平均无故障工作时间。研究结果为测试系统的可靠性评估提供了理论依据。
  • 一种改进的极限学习机煤与瓦斯突出预测模型 免费阅读 下载全文
  • 较高精度的煤与瓦斯突出预测是煤矿安全生产的必要前提和保证。为了提高煤与瓦斯突出预测模型的预测精度,提出了一种改进的极限学习机煤与瓦斯突出预测模型。首先利用核主成分分析法对煤与瓦斯突出的影响指标进行降维简化处理,提取指标数据的主成分序列;把主成分序列分为训练样本和验证样本,然后在训练阶段,使用训练样本通过结合了全局搜索和局部搜索的文化基因算法对极限学习机的输入权值和隐含层偏差进行优化,得到最佳预测模型;最后,在最佳预测模型中,用验证样本对煤与瓦斯突出强度进行预测。通过实例验证,该模型能够有效预测煤与瓦斯突出强度。与BP、SVM、ELM、KPCA-ELM等预测模型相比,该模型具有更高的预测精度。
  • 多准则MEMS陀螺随机误差在线建模与实时滤波 免费阅读 下载全文
  • 针对随机误差相关性较弱的MEMS陀螺仪,提出采用多准则曲线方法辨识其带有截距项的随机误差时间序列模型。采用该模型可直接对MEMS陀螺仪的实测量数据进行在线建模,而无需零均值化离线处理。基于该模型并采用状态扩增的方法设计卡尔曼滤波器,实现了MEMS陀螺仪随机误差的实时滤波。实验结果表明,针对某MEMS陀螺仪带有截距项的AR(2)模型可以作为其随机误差模型,经过在线建模和实时滤波后,MEMS陀螺仪随机误差的标准差降低了50%,有效抑制了MEMS陀螺仪的随机误差。
  • 基于分区的能耗均衡路由协议 免费阅读 下载全文
  • 为了均衡无线传感器网络的节点能耗,增强网络稳定性,设计并实现了一种基于分区的能耗均衡路由协议。该协议设计了一种优化的分区算法,将节点基于分区划分而形成簇,解决了先前协议中簇的个数和分布的随机性问题;在选举簇首时,综合考虑了节点剩余能量、簇内节点能耗均衡、簇内部总能耗三个方面,采用三级簇首选择机制,选择的簇首既能均衡节点能耗,又可以降低簇群总能量消耗;在数据转发时,普通节点选择距离最近的簇首,在不超过通信距离阀值时,簇首可以隔层选择下一跳簇首,有利于缓解无线传感器网络的"热区效应"。仿真结果表明:相比MEET和DREEM-ME路由协议,该协议能更好地均衡节点能耗、增强网络稳定性、改善网络服务质量。
  • 无线网络功率最小化的分布式中继选择方法 免费阅读 下载全文
  • 中继协作已视作提高边沿用户能量有效性和服务质量的新型技术。因此,针对存在瑞利衰落的解码转发中继网络如何选择中继节点以最小化系统总功率的问题,提出了使用分布式拍卖算法选择合适的中继节点以最小化系统总传输功率。该算法首先通过信道传输功率的闭合表达式得到用户节点和中继节点的最小传输功率,然后根据分布式拍卖算法为用户节点分配合适的中继节点。仿真结果显示用户节点仅需要通过和中继节点交换少量信息就可以选择合适的中继节点。
  • 移动异构传感器网络分布式部署算法 免费阅读 下载全文
  • 针对移动异构传感器网络中的最大覆盖问题,论文提出了一种分布式部署算法。该算法依据节点坐标及其感知范围而更新目标划分子区间,使子区间内的各个节点能结合自身及其delaunay邻居节点当前的几何位置和剩余能量值确定速度向量,同时利用节点的移动特性,使调整后的网络最大化覆盖目标区域。仿真结果表明,该算法在提高网络覆盖率和协调速度的同时,能兼顾网络节点剩余能量的均衡。
  • 基于同构传感器网络的能量空洞避免策略 免费阅读 下载全文
  • 针对无线传感器网络中网络能量损耗不均匀的问题,提出了基于同构传感器网络的能量空洞避免策略。首先对原有的LEACH路由算法进行改进,得到均衡簇规模的BCS-L分簇算法;然后联合应用BCS-L算法与分环网络结构,以节点能耗均衡为目标,将能量空洞避免问题转化为求相邻环带的外半径的多项式问题,并通过最小化最内层环带节点的能量消耗得到最内层环带的半径,最后得到符合实际网络分布的局部最优解,即除最外层环带的其余环带节点能耗均衡。理论分析和实验结果表明,所提出的策略与传统分环网络相比,大幅地提高了网络寿命,较大地改善了网络的性能,是解决能量空洞问题的有效方案。
  • 基于三维地形修正的无线传感器网络覆盖盲区检测 免费阅读 下载全文
  • 三维地形下传感器节点经随机部署后,由于地形起伏的特点,会导致覆盖盲区的产生。为了能够有效检测覆盖盲区,本文提出了一种基于三维地形修正的无线传感器网络覆盖盲区检测方法,通过建立单位球感知模型,随机部署传感器节点,对节点进行Delaunay三角剖分。计算出三角形的外接圆,根据边界检测算法求出覆盖盲区边界,并且剔除假边界节点,得出改善后的边界。计算传感器节点的坡度和坡向信息,根据地形修正原理计算出传感器节点的实际探测半径,最终得出覆盖盲区的最小边界。仿真实验结果验证了该检测方法可有效检测三维地形下的覆盖盲区,对于起伏较大的地形也有一定的适应性。
  • 基于网络编码的无线网络容量分析 免费阅读 下载全文
  • 无线网络容量一直是无线网络领域的研究热点,而网络编码通过赋予中间节点对接收数据包进行编码、组合的能力,可以有效提高网络容量,达到最大流—最小割定理确定的理论上限。本文在Gupta和Kumar提出的信号干扰噪声比模型基础上,首先分析网络节点均匀分布时发送节点与目的节点进行多跳传输的无线网络容量计算方法;接着推导出了基于网络编码的无线网络容量计算公式,并利用MATLAB中求解线性规划问题的函数linprog()求解网络最大流及各链路流量,以此求出无线网络容量上界。通过对无线网络容量上界进行MATLAB仿真,得到如下结论:无线网络容量上界随节点数量的增加呈现先增加后减少的趋势;且当节点数量趋于无穷大时,网络容量趋于零;与传统的存储转发模式相比,采用网络编码有利于提高网络容量。
  • 基于压缩感知理论的WSNs时序信号分段压缩算法 免费阅读 下载全文
  • 针对压缩感知理论(CS)应用在无线传感器网络中时序信号在传输过程存在压缩比率低、通信能耗高等问题,提出了一种时序信号分段压缩算法来解决在信号稀疏度未知及高稀疏度条件下,压缩感知数据重构算法中存在的重构效率低,重构精度差,影响网络生命周期的问题。该算法将采集数据中非零元素个数作为分段依据,通过减少段内非零元素组合数量来提高信号重构精度,同时利用了压缩感知理论特性实现了对信号的高压缩率。实验结果表明,在以混沌量子免疫克隆重构(Q-CSDR)算法为重构算法、在信号盲稀疏度及稀疏度高于40的条件下,能够以大于0.4的压缩比率对信号进行压缩,其重构信号的均方误差小于0.01,能够延长网络寿命2倍左右。
  • 最短路径距离矩阵修正的多维标度定位算法 免费阅读 下载全文
  • 为了减小最短路径距离矩阵与欧氏距离矩阵之间的差异,提高MDS-MAP(C)算法的节点定位精度,提出一种改进的多维标度节点定位算法。该算法对MDS-MAP(C)算法进行了以下改进:采用启发式的搜索策略对最短路径距离矩阵进行修正,以减少最短路径距离矩阵与实际的欧氏距离矩阵之间的误差;利用smacof算法迭代误差函数代替SVD分解来求解节点的定位问题,以优化和改善节点定位的求解过程。实验结果表明,与MDS-MAP(C)算法相比,改进算法能够减少最短路径距离的误差,有效提高节点的定位精度,并且对不规则网络具有更好的适应性。
  • 机器视觉在花椒品种鉴别中的初步研究 免费阅读 下载全文
  • 花椒是一种重要的烹饪调料和中药配料。本文将机器视觉技术引入到花椒品种的快速鉴别中,通过机器视觉硬件装置获取6类花椒样品图像共90幅,其中60幅作为训练样本,30幅作为测试样本。对所有样本分别提取了颜色和纹理的共10个特征参数,利用概率神经网络对特征数据进行鉴别,正确识别率为93.33%。本文研究的基于机器视觉的花椒品种鉴别方法可以快速准确地提取花椒样品的特征数据,为批量分选花椒奠定了技术基础。
  • 降雨发生装置多喷头仿真和测试研究 免费阅读 下载全文
  • 为了实现自然条件下降雨强度的全范围的模拟,基于单个喷头的测试结果,将单喷头试验得到的水量分布数据作为一个多维向量,建立了多喷头在正方形布置时的仿真模型,得到不同间距条件下的均匀度系数和降雨量等值线图,分析确定最佳间距。并在此最佳间距下进行了实测试验,对4个喷头组合时降雨发生装置产生降雨环境进行均匀性和稳定性分析。结果表明:在目前的降雨发生装置产生的降雨环境中,可以在稳定时间之后,在东、西、南、北四个位置布置翻斗式雨量计进行大降雨强度测试。
  • 水环境重金属铜离子光学检测仪器的设计 免费阅读 下载全文
  • 针对水质污染中的重金属污染设计了一种自动化检测仪器,能够特异性检测水环境中重金属铜离子。仪器采用光学方法进行检测,具有检测速度快,操作简单,重复性好等优点。仪器能够自动控制水路实现了溶液进样自动化,同时设计了水路闭环检测模块,实现了精确进样以及故障检测。仪器能够自动调节激光器光强适应于不同浓度样品的检测。实际检测结果表明本仪器检出限达到0.006 mg/L,在0.1 mg/L到2.00 mg/L具有良好的线性度,检测准确度小于6.4%,精密度小于4.52%。
  • 基于ADS8568的八路数据采集系统设计 免费阅读 下载全文
  • 为了提高某惯性测量单元的精度,需对其输出信号进行大量采集以建立误差模型。该惯性测量单元不仅包含6路惯性传感器信号(3路陀螺和3路加速度计),还包括两路温度传感器输出以提供温度补偿,所以设计了基于ADS8568的八路数据采集系统。该系统采用AD芯片ADS8568,实现8路模拟信号的同步采集;以FPGA为主控芯片,控制信号的采集存储;以8G bit FLASH为存储芯片,实现大容量数据的实时存储。经实验验证,该采集系统可以正确采集传感器输出数据,采集到的数据正确有效,可用于误差建模的分析,具有一定的工程实用价值。
  • [传感器研究]
    高密度表面肌电信号无线数据采集同步机制研究(林上耀;金文光;张赛赛)
    基于螺旋型铂铱合金电极的植入式葡萄糖生物传感器(余江渊[1,2];朱志刚;陈诚;李崭虹;陈云霞)
    能量平衡法静电驱动柔性振膜微泵特性分析(胡院林;梁鑫;王文;张彧)
    低功耗微型磁通门的制备与分析(吕辉[1,2];李随源)
    磁通门铁芯涡流效应磁场计算与HSPICE仿真(崔智军[1,2];刘诗斌;李菊萍)
    电磁超声换能器线圈设计与提高换能效率研究(范吉志[1,2];吴运新[1,2];石文泽[1,2];龚海[1,2];谭良辰[1,2])
    [传感器信号处理]
    相对位姿测量解算的DSP实现(冯禹;王向军;陈文亮)
    采用MEMS惯导的小口径管道内检测定位方案可行性研究(牛小骥;旷俭;陈起金)
    电容式微加速度计的刻度温漂的半解析模型(何江波;谢进;何晓平;杜连明;周吴)
    光纤陀螺随机误差特性ThêoH辨识(徐东升[1,2];陆明;贾长治;康海英)
    基于动态模板匹配的移动机器人目标识别(彭玉青;李木;高晴晴;张媛媛)
    油井压力测试系统可靠性框图分析(郝鑫刚;李新娥[1,2];崔春生[1,2];肖文聪[1,2])
    一种改进的极限学习机煤与瓦斯突出预测模型(付华;李海霞;卢万杰;徐耀松;王雨虹)
    多准则MEMS陀螺随机误差在线建模与实时滤波(代金华;张丽杰)
    [无线传感器技术]
    基于分区的能耗均衡路由协议(翟春杰;徐建闽;刘永桂)
    无线网络功率最小化的分布式中继选择方法(武航;钱丽萍;陈庆章;卢为党)
    移动异构传感器网络分布式部署算法(秦宁宁[1,2];余颖华;吴德恩)
    基于同构传感器网络的能量空洞避免策略(龙胜春;卢定乾;池凯凯)
    基于三维地形修正的无线传感器网络覆盖盲区检测(神显豪;李军;奈何)
    基于网络编码的无线网络容量分析(孟利民;张静;周凯;应颂翔)
    基于压缩感知理论的WSNs时序信号分段压缩算法(刘洲洲;徐继良;韩莹;王晓柱)
    最短路径距离矩阵修正的多维标度定位算法(任克强;庄放望)
    [传感器应用]
    机器视觉在花椒品种鉴别中的初步研究(吴莉莉;邢玉清;郑宝周;林爱英)
    降雨发生装置多喷头仿真和测试研究(刘波;王晓蕾;苏腾;康钊菁)
    水环境重金属铜离子光学检测仪器的设计(李志文;李海波;万浩;孙启永;孙斐;屠佳伟;王平)
    基于ADS8568的八路数据采集系统设计(郝晓明;李杰[1,2];黄玉岗)
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