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冲击波测试系统低频特性与补偿方法研究

爆炸与冲击 2019年第10期39卷 109-116页

作者：徐浩杜红棉范锦彪祖静王凌宇中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室

为提高冲击波超压峰值的测量精度,多数学者把重点集中在系统高频特性研究上,以拓宽带宽的方式提高峰值测试的准确性。冲击波另外两个主要参数正压作用时间、比冲量却和测试系统的低频特性息息相关。针对实爆中出现的不同传感器正压作用... 详细信息

为提高冲击波超压峰值的测量精度,多数学者把重点集中在系统高频特性研究上,以拓宽带宽的方式提高峰值测试的准确性。冲击波另外两个主要参数正压作用时间、比冲量却和测试系统的低频特性息息相关。针对实爆中出现的不同传感器正压作用时间差异较大的问题,对冲击波信号进行了边际谱分析,获得了信号的低频特性。建立了一阶参数模型来表征低频特性,通过激波管试验数据获取了7种系统的低频模型参数。采用零极点配置法设计了低频补偿模型。结果表明:冲击波测试系统低频特性严重影响冲击波信号正压作用时间测试准确性,基于低频特性补偿的数据处理方法可以有效的提高冲击波信号正压作用时间、比冲量地测试精度。

关键词：冲击波测试系统低频特性正压作用时间激波管实验

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解理硅微结构的声子形变潜能

中国机械工程 2005年第Z1期16卷 334-336页

作者：陈建军薛晨阳张斌珍张文栋中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

利用Voigt-Reuss-Hill平均方法,对不同生长方向的微纳米材料结构的声子形变潜能进行了计算,得出了硅纳米材料不同生长方向上的声子形变潜能,为硅材料的定向生长提供了较好的参考依据.

关键词： Voigt-Reuss-Hill平均微纳米材料声子形变潜能定向生长硅

基于PVDF-TrFE薄膜的柔性自供电传感器

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仪器仪表学报 2018年第7期39卷 42-48页

作者：郭雪培侯晓娟杨玉华李修丞丑修建中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室

柔性电子器件是人工智能、智慧医疗和可穿戴电子的重要组成部分,传统的柔性电子器件在为产品供电方面主要途径为更换电池或外接电源,这种方式给使用者带来诸多不变,因此可自主供电的电子器件成为当前科学研究热点。以PVDF-TrFE薄膜作为... 详细信息

柔性电子器件是人工智能、智慧医疗和可穿戴电子的重要组成部分,传统的柔性电子器件在为产品供电方面主要途径为更换电池或外接电源,这种方式给使用者带来诸多不变,因此可自主供电的电子器件成为当前科学研究热点。以PVDF-TrFE薄膜作为功能层,设计并制备了可自主供电的柔性传感器,利用X射线衍射分析、电滞回线分别表征了压电薄膜的晶体结构和铁电性,通过仿真分析、理论计算和周期性弯曲-拉伸测试探索了传感器响应特性的影响因素和规律,证实传感器响应输出随其弯曲曲率和移动速率的增加而增大,最大开路电压和短路电流分别可达10 V和0.15μA,传感器可作为人体运动传感器的原型,通过人体关节活动产生能量并可检测此关节处的变化幅度,为其在柔性电子器件上的应用提供了借鉴。

关键词： PVDF-TrFE 自供电柔性传感器

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基于拉曼光谱的微结构应力测试方法

中国机械工程 2005年第Z1期16卷 461-463页

作者：桑胜波薛晨阳熊继军张文栋中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

讨论了利用拉曼光谱来定量分析由单晶硅和多晶硅材料构成的微机械结构应力测试方法,说明了该方法的基本原理,推导了单晶硅应力σ与相对拉曼频移△ω及多晶硅应力τ与相对拉曼频移△ω的关系,使基于硅体系的拉曼应力测试公式体系化.应用... 详细信息

讨论了利用拉曼光谱来定量分析由单晶硅和多晶硅材料构成的微机械结构应力测试方法,说明了该方法的基本原理,推导了单晶硅应力σ与相对拉曼频移△ω及多晶硅应力τ与相对拉曼频移△ω的关系,使基于硅体系的拉曼应力测试公式体系化.应用拉曼光谱测试方法对微加速度计悬臂梁和微谐振器支撑梁进行了应力测试.

关键词：拉曼光谱单晶硅多晶硅应力拉曼频移

细胞电拉伸方法的优化和阿霉素对白血病NB4细胞的硬度影响分析（英文）

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生物化学与生物物理进展 2018年第3期45卷 363-374页

作者：白国花王文玺谭秋林中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室

研究表明,细胞的变形能力能够作为一个有效的生物标志,用来指示疾病的发展状况.由于细胞异质性的障碍,发现利用已报道的实验条件对新细胞进行电拉伸很困难.本论文中,一种基于介电泳-微流控的细胞电拉伸方法得到优化,并利用此优化方法进... 详细信息

研究表明,细胞的变形能力能够作为一个有效的生物标志,用来指示疾病的发展状况.由于细胞异质性的障碍,发现利用已报道的实验条件对新细胞进行电拉伸很困难.本论文中,一种基于介电泳-微流控的细胞电拉伸方法得到优化,并利用此优化方法进行了阿霉素对白血病NB4细胞硬度影响的调查.首先,用于细胞捕获的正向介电泳(pDEP)方法被优化和证实.结果指出,如果细胞缓冲液的电导率足够地低,低至细胞的截止频率能够出现,同时,电场的频率被调至高低截止频率范围之间时,细胞的pDEP效应容易实现.其次,系统地讨论了影响细胞变形量的三个参数.结果指出,细胞缓冲液的电导率低于细胞质的电导率是细胞电变形的先决条件,此外,增大电压或减小频率也能促使细胞变形.最后,借助优化的细胞电拉伸方法,调查了细胞机械特性和细胞功能变化之间的关系.结果表明,阿霉素使NB4细胞产生凋亡而变硬.总之,本文提出了一种新的细胞电拉伸方法,以便对细胞的变形能力进行简单有效的检测.

关键词：电拉伸微流控细胞硬度正向介电泳截止频率

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煤矿机械工作状态监测系统研究

振动．测试与诊断 2018年第5期38卷 883-889,1075页

作者：张文栋薛晨阳中北大学仪器与动态测试教育部重点实验室太原030051

煤炭是当今社会的一种重要化石能源,煤机械设备是煤矿企业实现机械化的核心装备,对其工作状态进行监测具有重要的经济价值和安全需求。笔者综述了煤矿机械设备的主要故障类型、产生的原因以及故障的表现形式,根据信号采集时煤机设备是... 详细信息

煤炭是当今社会的一种重要化石能源,煤机械设备是煤矿企业实现机械化的核心装备,对其工作状态进行监测具有重要的经济价值和安全需求。笔者综述了煤矿机械设备的主要故障类型、产生的原因以及故障的表现形式,根据信号采集时煤机设备是否需要停机以及故障诊断的时效性,总结了机械故障诊断的方法及其特点;分析了不同类型无线网络传输技术、不同种类微能源技术的特点及其在煤矿中应用的可行性;同时,针对当前煤矿机械工作状态监测系统的不足,提出了基于微能源技术实现煤矿机械设备工作状态信息采集与发送系统自供电,结合Zigbee无线网络传输和通用分组无线服务技术(general packet ratio service,简称GPRS)通信方式实现煤矿机械设备工作状态监测系统自动化在线监测的发展方向。

关键词：煤炭能源自动化煤矿机械状态监测系统微能源技术无线传感网络

腔体约束和纳米粒子共同作用下的激光诱导击穿光谱时间演化特性

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光谱学与光谱分析 2020年第4期40卷 1012-1017页

作者：任龙郝晓剑杨彦伟孙永凯中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

激光诱导击穿光谱(LIBS)技术是近二十几年发展起来的一种新型材料识别及定量分析技术,它具有操作简单、迅速、可多元素同步检测、对样品几乎无损耗等优点。传统的LIBS技术发射光谱谱线强度弱,导致检测精度低。在样品表面施加腔体约束或... 详细信息

激光诱导击穿光谱(LIBS)技术是近二十几年发展起来的一种新型材料识别及定量分析技术,它具有操作简单、迅速、可多元素同步检测、对样品几乎无损耗等优点。传统的LIBS技术发射光谱谱线强度弱,导致检测精度低。在样品表面施加腔体约束或者沉积纳米颗粒可以大幅地增强等离子体发射光谱强度,同时检测精度以及定量分析时的准确度均可以得到有效提高。而等离子体的存活时间十分短暂,通常在1~10μs之间。采集时间延迟过短会连同背景噪声一同采集,采集延迟时间过长则有可能导致采集到的光谱强度低,因此选择合适的采集延迟时间来获取光谱数据至关重要。为了研究腔体约束和纳米粒子共同作用下激光诱导击穿光谱时间演化问题,对烧蚀合金样品产生的等离子体,采集延迟时间为0.5~5μs时等离子体时间分辨光谱。选择NiⅡ221.65 nm, CⅠ193.09 nm作为目标研究谱线,分析采集延迟时间变化对谱线强度、增强因子、信噪比等参数的影响。实验结果表明:在未加约束,腔体约束激光诱导击穿光谱(cavity confinement LIBS,CC-LIBS)、纳米粒子增强激光诱导击穿光谱(nanoparticle enhancement LIBS,NELIBS)以及两种情况共同作用下,随着采集延迟时间的增加,光谱强度均依次降低;在施加腔体约束时,采集延迟时间大于2μs后谱线强度变得很低;当表面沉积纳米粒子时,采集延迟时间大于3μs仍可以收集到可观数量的等离子体。当采集延迟时间为1μs时,双重作用下的增强因子最高,可达2.1。而当有腔体约束参与时,在采集延迟时间大于3μs后光谱强度比未加约束时更低;当只有纳米颗粒沉积时,信噪比最优,达到9.52;双重作用下信噪比的变化趋势与只有腔体约束时的变化趋势基本相同。纳米颗粒在整个采集延迟时间范围内都有助于检测样品中微量元素,而腔体约束在延迟时间大时对微量元素的检测起抑制作用。

关键词：激光诱导击穿光谱腔体约束纳米粒子时间演化

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一种基于超材料的宽频带定向性微带天线

机械工程学报 2018年第9期54卷 64-68页

作者：刘敏张斌珍段俊萍中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室

针对传统微带天线频带窄,增益低等不足,通过在天线的辐射贴片和接地板上分别刻蚀花型和十字交叉缝隙图案,设计并制作了一种基于超材料的宽频带定向性微带天线。刻有图案的金属贴片和接地板间形成电容感应等效回路并改变了天线电磁场的... 详细信息

针对传统微带天线频带窄,增益低等不足,通过在天线的辐射贴片和接地板上分别刻蚀花型和十字交叉缝隙图案,设计并制作了一种基于超材料的宽频带定向性微带天线。刻有图案的金属贴片和接地板间形成电容感应等效回路并改变了天线电磁场的辐射方向。天线电磁场的辐射方向主要集中在水平–x方向而不是传统微带天线的垂直方向。相比传统微带天线,该设计天线的性能得到明显改善。仿真结果表明:天线的工作带宽为3.5~11.6 GHz(是传统微带天线的23.8倍),相对带宽为107.3%,在整个频段内天线的电压驻波比小于2,增益均大于5 d B。测试结果表明:设计天线的工作带宽为2.82~12.69 GHz(是仿真模型的1.22倍),相对带宽为127.3%。该设计天线可广泛地用于弹载天线,炮瞄雷达,卫星通信网络、汽车雷达等。

关键词：超材料宽频带高增益定向性微带天线

基于支持度变换和top-hat分解的双色中波红外图像融合

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光谱学与光谱分析 2014年第4期34卷 1144-1150页

作者：蔺素珍杨风暴陈磊中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

为了解决用多尺度top-hat分解法融合双色中波红外图像时经常存在对比度提升有限、边缘区域失真较重的问题,提出了基于支持度变换和top-hat分解相结合的融合方法。先用支持度变换法将双色中波图像分解为低频图像和支持度图像序列;再从最... 详细信息

为了解决用多尺度top-hat分解法融合双色中波红外图像时经常存在对比度提升有限、边缘区域失真较重的问题,提出了基于支持度变换和top-hat分解相结合的融合方法。先用支持度变换法将双色中波图像分解为低频图像和支持度图像序列;再从最后一层低频图像中用多尺度top-hat分解法提取各自的亮信息和暗信息;用灰度值取大法分别融合亮信息和暗信息;通过灰度值归一化和高斯滤波分别增强亮、暗信息融合图像;然后融合两低频图像和亮、暗信息增强图像;将融合图像作为新的低频图像和用灰度值取大法融合得到的支持度融合图像序列进行支持度逆变换,得到最终融合图像。该方法的实验结果同采用单一的支持度变换法融合和多尺度top-hat分解法融合相比,融合图像的对比度提升了11.69%,失真度降低了63.42%,局部粗糙度提高了38.12%。说明提出的从低频图像提取亮暗信息,并经过分别融合、增强,再与低频图像进行融合,能有效破解红外融合图像对比度提升和边缘区域失真度降低之间的矛盾,为提高图像融合质量提供了新方法。

关键词：双色中波图像融合支持度变换 top-hat分解 Dual-color mid-wave infrared (MWIR) Support value transform (SVT)