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MEMS热式风速风向传感器的低功耗设计和应用研究

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MEMS热式风速风向传感器的低功耗设计和应用研究

作者：罗星恒东南大学

学位级别：硕士

气象监测在农业生产、工业制造、交通运输、国防军事等众多领域中都有着十分关键的作用。风速风向是气象监测中的一组重要气象参数,而对风速风向能够进行准确测量的风传感器对于人类的生产生活有着重要的意义。近年来,相较于传统的风传... 详细信息

气象监测在农业生产、工业制造、交通运输、国防军事等众多领域中都有着十分关键的作用。风速风向是气象监测中的一组重要气象参数,而对风速风向能够进行准确测量的风传感器对于人类的生产生活有着重要的意义。近年来,相较于传统的风传感器,有着体积小、精度高、成本低等优势的MEMS热式风速风向传感器正在成为研究热门,并正在走向产品化。本实验室对于MEMS热式风速风向传感器有着多年的研究经验,对于其芯片的结构和封装、测控电路的设计以及可靠性的分析改进已经有着较为成熟的方案。但传感器仍存在着功耗较高的问题,需要对其进行有效且可靠的低功耗设计;同时对于传感器在倾斜状态下的应用也缺乏研究,需要在这种特殊场景下对传感器进行分析、测试和改进;另外为了实现传感器的产品化应用,需要进一步的可靠性试验,并解决其在批量化生产过程中所产生的封装可靠性问题。本文主要的研究内容包括:1.在传感器的低功耗设计方面,首先在对于MCU的软件设计中通过模块配置和计算程序进行了低功耗改进和分析。然后提出了软硬件结合的低功耗加热控制电路,用MCU和开关电源取代低效的三极管,并通过软件程序监测并控制硬件电路中用于恒温差控制的加热电压。但这种方案的加热电压输出不平滑导致风速测量精度低。进一步提出了纯硬件的低功耗加热控制电路,其将开关电源和原有的恒温差加热控制电路形成了一个新的环路,实现了根据风速自动调节加热电压来控制恒温差。经过软件的仿真以及在风洞中的测试,纯硬件的低功耗恒温差加热控制电路的环路稳定性较好而且起到了降低整个传感器系统功耗的作用,在0～30m/s的风速下可降低20%～30%的功耗。2.在传感器的倾斜状态应用研究方面,对带有空气动力学壳罩的传感器在倾斜状态下进行仿真和测试。在研究过程中发现风向仿真误差和测量误差都较小,但测试中风速测量误差比仿真中大很多。经过分析,原因是水平状态的传感器本身对于不同风向下的风速测量误差较大。通过改进传感器组装部件的方式解决了这一问题,最终使得传感器在倾斜状态下的风速风向测量误差较小在风速±（0.3m/s+0.05v）、风向±3的性能指标范围之内,进而还可以判断传感器能应用到倾斜的浮标上。另外还深入考虑了倾斜传感器在低风速下的特殊场景,对这种自然对流传热不可忽略的应用场景进行了理论上的分析和推导,为未来的相关研究做下铺垫。3.在传感器产品化应用的可靠性方面,首先对多个传感器进行了长时间环境应力的可靠性试验,验证了传感器作为产品在户外长时间工作的可靠性。另外针对传感器在批量生产过程中发生的封装可靠性问题,采用PCB+软边带的引线键合方案进行解决,并将之应用到批量产品化的封装中,提高了产品的合格率。

关键词： MEMS 热式风速风向传感器低功耗设计倾斜应用可靠性

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新时代增强党组织政治功能和组织功能研究

理论视野 2024年第6期292卷 89-94页

作者：罗星中国纪检监察学院党建教研部

党的二十大报告提出了增强党组织政治功能和组织功能的重要任务,体现了我们党对新形势下党的组织建设规律的深化认识。“两个功能”是相辅相成、内在统一、一体推进的辩证关系。在新的时代要求下,增强党组织政治功能和组织功能要以坚持... 详细信息

党的二十大报告提出了增强党组织政治功能和组织功能的重要任务,体现了我们党对新形势下党的组织建设规律的深化认识。“两个功能”是相辅相成、内在统一、一体推进的辩证关系。在新的时代要求下,增强党组织政治功能和组织功能要以坚持和加强党的领导为根本目标,坚持组织功能服务于政治功能的战略定位,把系统集成、协同高效作为基本原则,突出分类别指导、分领域推进的工作方法。在新时代新征程上,要坚持以党的政治建设为统领,实现党组织有形覆盖和有效覆盖的有机统一,树立大抓基层的工作导向,持之以恒正风肃纪反腐,在以中国式现代化推进中华民族伟大复兴的历史进程中使党组织政治功能和组织功能得到充分释放。

关键词：政治功能组织路线基层党组织系统集成

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水离子积对pH值在线监测的影响

石油化工设备 2024年第3期53卷 18-23页

作者：李欣波罗星沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司辽宁沈阳110180

介质pH值是炼化生产的重要过程参数之一,普遍采用在线方式进行监测,并用实验室测量数据对在线测量设备进行标定,这种做法忽略了在线测量温度与实验室温度的差异以及测量时电极种类的差异,存在导致生产工艺控制偏差,进而造成生产浪费或... 详细信息

介质pH值是炼化生产的重要过程参数之一,普遍采用在线方式进行监测,并用实验室测量数据对在线测量设备进行标定,这种做法忽略了在线测量温度与实验室温度的差异以及测量时电极种类的差异,存在导致生产工艺控制偏差,进而造成生产浪费或产品品质问题的风险。针对此情况,进行了理论分析及理论分析结论的实验室和现场试验验证。结果表明,升温对pH值小于5水溶液的pH值影响非常小,升温对pH值大于9水溶液的pH值影响较大。饱和甘汞电极为参比的pH电极测量值与理论值基本一致,差分电极的测定数据与理论数据不一致。

关键词： pH值水离子积在线监测温度影响

融合CFDP和CPM分析的关键核心技术识别及其路径分析——以芯片光刻领域为例

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图书情报工作 2024年第16期68卷 75-89页

作者：吕鲲罗星雨靖继鹏宁波大学商学院宁波315211 华中师范大学信息管理学院武汉430079 吉林大学商学与管理学院长春130012

[目的/意义]构建创新、多层次的关键核心技术研究体系有助于把握技术发展的先手优势,抓住技术突破的重要时机。[方法/过程]基于Word2Vec模型进行文本向量化,通过CFDP算法确定核心技术,利用结构洞分析识别关键核心技术,并构建专利引文网... 详细信息

[目的/意义]构建创新、多层次的关键核心技术研究体系有助于把握技术发展的先手优势,抓住技术突破的重要时机。[方法/过程]基于Word2Vec模型进行文本向量化,通过CFDP算法确定核心技术,利用结构洞分析识别关键核心技术,并构建专利引文网络,运用关键路径法(Critical Path Method,CPM)探究技术发展的重要路径,提出一种关键核心技术研究方法体系。[结果/结论]以芯片光刻领域为例,验证该方法体系在关键核心技术识别及其路径分析方面的可行性。通过现有国家政策的查阅验证,实证结果具有合理性,该方法体系的实用性与有效性得到进一步验证。

关键词：关键核心技术技术识别技术路径分析语义挖掘引文网络

电磁发射Ma1.6近地多体分离气动干扰特性

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航空学报 2024年

作者：李少伟宁昕罗星东侯自豪薄靖龙西北工业大学航天学院中国航天科工飞航技术研究院磁电总体部

利用电磁助推将空天飞行器在地面加速至超声速发射，能够规避低速起飞阶段，对宽速域飞行提供了一种颇具潜力的解决方案。针对近地电磁发射中飞行器与电磁橇自由分离的场景，对超声速Ma1.6近地多体分离过程进行了数值模拟。结果表明，... 详细信息

利用电磁助推将空天飞行器在地面加速至超声速发射，能够规避低速起飞阶段，对宽速域飞行提供了一种颇具潜力的解决方案。针对近地电磁发射中飞行器与电磁橇自由分离的场景，对超声速Ma1.6近地多体分离过程进行了数值模拟。结果表明，超声速近地分离过程可分为三阶段，依次是窄间隙壅塞流阶段、多体联动干扰阶段和独立地面效应干扰阶段。第一阶段以飞行器-电磁橇窄间隙内激波多重反射现象和局部壅塞效应为特征，第二阶段以飞行器与电磁橇快速联动下的干扰为特征，由双向干扰演变为飞行器对电磁橇单向干扰，在第三阶段飞行器与电磁橇均受独立的地面效应干扰。飞行器和电磁橇的气动载荷变化与分离流场所处阶段具有相关性。电磁橇前缘高压区由飞行器腹部掠过尾部导致飞行器气动阻力和升力陡然降低，力矩由低头力矩向抬头力矩转变剧烈。飞行器尾流膨胀区和尾激波相继扫掠电磁橇，导致其升力系数先增加至正升力后降低至负升力。整体上，飞行器飞离电磁橇的姿态较为平稳，两者在垂向和纵向上的间距持续增加。

关键词：电磁发射空天飞行器超声速地面效应近地分离多体干扰

智慧旅游视角下旅游景区财务管理转型升级探究

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老字号品牌营销 2024年第7期 70-72页

作者：罗星北京市慕田峪长城旅游服务有限公司北京100000

新一代信息技术的出现,可以使企业财务管理工作实现快速的大数据计算,让财务管理依托于信息化技术完成基本的工作。长久以来,我国的旅游景区管理工作都面临着关注业务忽视财务的问题,导致财务管理工作很难获得创新发展,影响了企业的财... 详细信息

新一代信息技术的出现,可以使企业财务管理工作实现快速的大数据计算,让财务管理依托于信息化技术完成基本的工作。长久以来,我国的旅游景区管理工作都面临着关注业务忽视财务的问题,导致财务管理工作很难获得创新发展,影响了企业的财务管理水平。而依托新一代信息技术进行财务管理,既可以实现内部管理模式的全方位创新,也可以促进企业的智慧旅游建设工作有序推进。基于此,文章分析了智慧旅游视角下旅游景区财务管理的转型升级策略,并提出了相应措施,以供参考。

关键词：智慧旅游旅游景区景区财务财务管理

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响应型润滑表面的智能调控研究进展

表面技术 2024年第10期53卷 92-109页

作者：张明瑞梁鑫罗星仲星屹华程罗长鹏成都飞机工业(集团)有限责任公司成都610091

智能润滑材料和表面具有随需应变和仿生功能的特点,是近年来润滑技术的一个研究重点。功能成分的触发和反馈行为赋予了智能材料可控的润滑能力,能对环境变化做出响应,进而可以实现摩擦界面润滑状态的主动调控,为智能设备的设计和运用提... 详细信息

智能润滑材料和表面具有随需应变和仿生功能的特点,是近年来润滑技术的一个研究重点。功能成分的触发和反馈行为赋予了智能材料可控的润滑能力,能对环境变化做出响应,进而可以实现摩擦界面润滑状态的主动调控,为智能设备的设计和运用提供新的研究思路。结合智能润滑的研究现状,对材料类型、构筑方式以及应用领域等研究进展进行介绍。根据材料能够响应的刺激类型把智能润滑表面分为9种类型,并分别总结了每种类型材料的设计理念、刺激响应机理以及性能特点。此外,从高分子复合材料、功能化润滑纳米添加剂和环境敏感水凝胶3个方面对智能润滑表面的摩擦学领域的应用情况以及未来可能发展的方向进行了讨论。未来研究方向包括但不限于以下几个方面:一是开发新型响应型润滑表面,例如基于自愈性润滑表面、电磁响应性润滑表面等;二是探索更加智能的响应机制,例如基于人工智能的自适应控制;三是进一步研究响应型润滑表面的机理,从微观和宏观层面深入探索响应机制;四是拓展响应型润滑表面的应用领域,例如在纳米技术、生物医学、机器人等领域的应用。

关键词：响应类型功能表面智能材料润滑调控

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Stargazer空天飞行器电磁助推分离安全性分析

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航空学报 2024年

作者：罗星东侯自豪吴可鸣申振张珅榕中国航天科工飞航技术研究院磁电总体部

组合动力空天飞行器是未来天地输运系统的重要发展方向。借助电磁助推起飞是解决空天飞行难题的新兴技术途径。针对电磁近地助推分离存在的风险，以腹式进气两级入轨飞行器Stargazer为研究对象，采用经近地多体干扰风洞实验校验的数值... 详细信息

组合动力空天飞行器是未来天地输运系统的重要发展方向。借助电磁助推起飞是解决空天飞行难题的新兴技术途径。针对电磁近地助推分离存在的风险，以腹式进气两级入轨飞行器Stargazer为研究对象，采用经近地多体干扰风洞实验校验的数值方法，研究了其在Ma1.6自由空间内的基础特性和分离流场结构，并探究了离地高度和电磁制动加速度对分离安全性的影响规律。结果表明，腹式进气飞行器近地分离流动的独特性体现在壅塞阶段，期间进气道在叠加近地激波反射和电磁助推级激波干扰后壅塞加剧，存在分离泡和激波的生成、消退，导致飞行器迅速抬头；在多体干扰和独立地面效应阶段，受助推级头部激波低头冲击和轨道面反射激波影响，飞行器转而持续低头。因此，整个分离过程存在严重风险。改变离地高度会直接改变地面反射激波对飞行器下表面的作用位置，进而影响分离安全性：增加离地高度至0.3倍飞行器全长，激波结构能够减弱前期抬头速度和后期低头速度，导致分离结束后，垂向间距12.4 m，俯仰角-5.3，最大垂向过载7.6 g，满足安全性条件。制动加速度主要通过改变助推级干扰阶段和独立地效阶段的时长以影响分离过程，选取150～200 m/s2进行制动有效平衡了两阶段的干扰利弊，使分离轨迹满足预期目标。

关键词：电磁助推空天飞行器超声速地面效应分离进气道离地高度制动加速度

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第一课高标准高质量开展党纪学习教育

党课参考 2024年第10期 4-20页

作者：罗星中国纪检监察学院党建教研部

2024年4月,中共中央办公厅印发了《关于在全党开展党纪学习教育的通知》(以下简称《通知》)。《通知》指出,为深入学习贯彻修订后的《中国共产党纪律处分条例》(以下简称《条例》),经党中央同意,自2024年4月至7月,在全党开展党纪学习教... 详细信息

2024年4月,中共中央办公厅印发了《关于在全党开展党纪学习教育的通知》(以下简称《通知》)。《通知》指出,为深入学习贯彻修订后的《中国共产党纪律处分条例》(以下简称《条例》),经党中央同意,自2024年4月至7月,在全党开展党纪学习教育。在全党开展党纪学习教育,是以习近平同志为核心的党中央作出的重大决策部署,是加强党的纪律建设、推动全面从严治党向纵深发展的重要举措,是新征程上确保全党团结统一、令行禁止的实践要求,也是解决“一些党员、干部对党规党纪不上心、不了解、不掌握”等问题的现实需要。

关键词：全面从严治党党规党纪党的纪律建设《中国共产党纪律处分条例》第一课中共中央办公厅决策部署团结统一