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军用柴油机曲轴的动态仿真研究

内燃机工程 2005年第1期26卷 48-50页

作者：崔志琴景银萍华北工学院仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

为了设计出具有更良好性能的军用柴油机,本文以某军用柴油机曲轴为例,对曲轴进行了动态仿真研究。在曲轴有限元模型上施加模拟实际工作状态的边界约束和载荷条件,利用振型叠加法对其进行动态响应分析,并与设计指标对比,对原曲轴结构参... 详细信息

为了设计出具有更良好性能的军用柴油机,本文以某军用柴油机曲轴为例,对曲轴进行了动态仿真研究。在曲轴有限元模型上施加模拟实际工作状态的边界约束和载荷条件,利用振型叠加法对其进行动态响应分析,并与设计指标对比,对原曲轴结构参数进行了动力修改。为避免结构修改的盲目性,采用了灵敏度分析方法,计算出曲轴的动态特性参数随设计变量的变化灵敏度,选择那些对动态特性影响较大的设计参数作为修改参数,通过上述方法修改后的曲轴,动态响应结果能够满足给定的设计指标,使得曲轴的结构达到了最优,为整机的动力学仿真研究奠定了基础。

关键词：内燃机曲轴动态仿真灵敏度分析

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一种超宽带柔性梯形环分形天线的设计

微纳电子技术 2022年第4期59卷 335-340,355页

作者：陈沁文张斌珍段俊萍邓浩武鑫磊中北大学仪器与电子学院仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

基于分形天线和微电子机械系统(MEMS)工艺,设计了一款超宽带柔性梯形环分形天线,适用于柔性电子设备和可穿戴设备。采用共面波导的方式对天线进行馈电,利用分形结构改变电流路径,使阻抗匹配极大改善,实现了超宽带性能。在最外层梯形环... 详细信息

基于分形天线和微电子机械系统(MEMS)工艺,设计了一款超宽带柔性梯形环分形天线,适用于柔性电子设备和可穿戴设备。采用共面波导的方式对天线进行馈电,利用分形结构改变电流路径,使阻抗匹配极大改善,实现了超宽带性能。在最外层梯形环结构上加载弧形边缘,可以进一步改善天线在2.7~14.1 GHz频段内的回波损耗。天线以柔性材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为介质基板,采用MEMS工艺加工,金属部分两次溅射成型,具有精度高和超宽带性能稳定的特点。制作的天线相对带宽可达157.2%(2.36~19.7 GHz),在共形于20 mm半径的圆柱后,天线最低工作频率向右偏移460 MHz,但仍具有稳定的超宽带特性。在天线的工作频率内,柔性梯形环天线的辐射方向图稳定,测试结果与仿真结果一致性较好。

关键词：微电子机械系统(MEMS) 柔性材料分形天线超宽带天线可穿戴设备

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用于不同粒径粒子聚焦的MEMS微流体芯片

微纳电子技术 2022年第8期59卷 778-786页

作者：冀苗苗张斌珍段俊萍中北大学仪器与电子学院仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

基于惯性微流体技术和微电子机械系统(MEMS)工艺,设计了一款用于不同粒径粒子聚焦的微流体芯片。通过对不同收缩区-扩张区面积比(CE-ratio)以及相同CE-ratio下不同收缩区与扩张区长度关系的微通道进行仿真测试,制备出了分别适用于不同... 详细信息

基于惯性微流体技术和微电子机械系统(MEMS)工艺,设计了一款用于不同粒径粒子聚焦的微流体芯片。通过对不同收缩区-扩张区面积比(CE-ratio)以及相同CE-ratio下不同收缩区与扩张区长度关系的微通道进行仿真测试,制备出了分别适用于不同粒径粒子的对称式小CE-ratio微通道。采用MEMS工艺加工,通过改进键合工艺使芯片能在高流速下保持性能稳定。在雷诺数为68的前提下对聚焦测试图进行归一化灰度值分析。测试结果表明:通道内粒子聚焦流线(粒径5μm和20μm)处灰度值比其他位置灰度值高3倍,且通道内其他位置的归一化灰度值较稳定地保持在0.2(粒径20μm)和0.25(粒径5μm)左右。在高流速工作情况下,对称式小CE-ratio微流体芯片性能稳定且粒子聚焦效果良好。

关键词：微电子机械系统(MEMS) 微流体芯片惯性微流体技术微通道粒子聚焦

面向固态电子自旋操控的紧凑Ω形微波辐射结构设计

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微纳电子技术 2023年第5期60卷 690-697页

作者：高研杰郭浩唐军中北大学仪器与电子学院仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

设计了一种面向金刚石中氮空位(NV)电子自旋调控的紧凑Ω形印制电路板(PCB)表面贴装微波辐射结构,通过计算PCB上2.87 GHz微波的1/2波长长度限制整体结构尺寸,完成设计后加工,并进行测试表征。制备的微波辐射结构尺寸为20 mm×29 mm×0.1... 详细信息

设计了一种面向金刚石中氮空位(NV)电子自旋调控的紧凑Ω形印制电路板(PCB)表面贴装微波辐射结构,通过计算PCB上2.87 GHz微波的1/2波长长度限制整体结构尺寸,完成设计后加工,并进行测试表征。制备的微波辐射结构尺寸为20 mm×29 mm×0.16 mm,辐射强度高,能够方便地在金刚石附近放置射频线圈等部件进行核自旋调控。在测量过程中,不同磁场下的光探测磁共振谱表明,在2.7~2.87 GHz的范围内,光探测磁共振(ODMR)谱均具有很好的信噪比和对比度。使用Rabi信号表征了辐射结构的微波辐射能力,测量得到的Rabi频率可达3.5 MHz。最后在两个不同的磁场条件下,测量了金刚石样品的自旋回波信号。实验测试结果表明,设计的PCB上紧凑Ω形微波辐射结构具有很好的电子自旋操控能力,可为核自旋调控部件提供安装空间,能很好地应用在基于固态电子自旋的精密测量中。

关键词：金刚石氮空位(NV)色心量子态操控光探测磁共振(ODMR) 微波辐射结构

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一种新型铂铑薄膜热电偶的制备及其性能测试

微纳电子技术 2022年第5期59卷 473-479,493页

作者：张秋宁张志杰陈昊泽中北大学仪器与电子学院仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

为满足快速测量火工品发火温度的需要,研制了一种以铂铑(PtRh)作为偶极材料的快速响应S型铂铑薄膜热电偶。使用丝网印刷技术,通过光刻制成网版,制备铂-铂铑(Pt-PtRh)偶结点及蛇形微换能元,再经过高温马弗炉烧结工艺完成薄膜热电偶的制... 详细信息

为满足快速测量火工品发火温度的需要,研制了一种以铂铑(PtRh)作为偶极材料的快速响应S型铂铑薄膜热电偶。使用丝网印刷技术,通过光刻制成网版,制备铂-铂铑(Pt-PtRh)偶结点及蛇形微换能元,再经过高温马弗炉烧结工艺完成薄膜热电偶的制备得到样品,最后测试了样品的静态特性和动态特性。实验结果表明,研制的薄膜热电偶的静态性能与标准S型热电偶的热电动势曲线具有较高的吻合度,且薄膜热电偶在低温段(50~600℃)的精度约为1.24%,在高温段(600~1 500℃)约为1.05%。时间常数为530μs。研制的新型铂-铂铑薄膜热电偶具有快速响应、高精度及耐高温等特点,可满足快速测量火工品发火温度的需求。

关键词：薄膜热电偶铂铑丝网印刷偶极材料动态响应

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一种基于FPGA的瞬态温度采集系统设计

电子测量技术 2023年第19期46卷 49-55页

作者：王志超张志杰张秋宁中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室仪器与电子学院太原030051

为了实现爆炸温度场恶劣环境下的温度准确测量,设计了一种以FPGA作为微控制器、铠装热电偶为测温元件的温度数据采集存储系统。其坚固的防护结构与热电偶不锈钢铠装使系统在爆炸场拥有极强的生存能力。参数可编程、可多次触发的设计使... 详细信息

为了实现爆炸温度场恶劣环境下的温度准确测量,设计了一种以FPGA作为微控制器、铠装热电偶为测温元件的温度数据采集存储系统。其坚固的防护结构与热电偶不锈钢铠装使系统在爆炸场拥有极强的生存能力。参数可编程、可多次触发的设计使系统具有灵活、可靠的优点。针对热电偶动态响应不足的问题,使用粒子群算法完成了动态补偿滤波器设计并将其集成到上位机软件中,实验结果表明系统平均静态误差为1.43%,动态误差不超过6.4%。

关键词：热电偶接触式测温 FPGA 动态校准 PSO

基于腔体约束激光诱导击穿铝土矿光谱的参数优化

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红外与激光工程 2022年第3期51卷 241-247页

作者：杨彦伟郝晓剑潘保武张瑞忠刘烨坤孙鹏郝文渊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 吕梁学院物理系山西吕梁033000 山西华兴铝业有限公司山西吕梁033603

基于外加腔体约束方法,对铝土矿中Al、Si两种元素的激光诱导击穿光谱(LIBS)实验参数进行了优化研究。通过设置压强、激光能量、延迟时间等参数,使用传统LIBS和外加腔体约束LIBS(CC-LIBS)分别对铝土矿样品进行激光烧蚀,选择SiⅠ288.15 nm... 详细信息

基于外加腔体约束方法,对铝土矿中Al、Si两种元素的激光诱导击穿光谱(LIBS)实验参数进行了优化研究。通过设置压强、激光能量、延迟时间等参数,使用传统LIBS和外加腔体约束LIBS(CC-LIBS)分别对铝土矿样品进行激光烧蚀,选择SiⅠ288.15 nm和AlⅠ308.21 nm作为特征谱线对最优实验条件进行了分析。结果表明:压强为150 MPa时,谱线强度偏差最小;能量为80 mJ时,采集到的特征谱线信噪比(SNR)最大;延迟时间为1μs时,Al、Si两种元素得到的SNR最优,从而确定了最佳实验条件。与传统的LIBS相比,CC-LIBS采集到的特征谱线强度、SNR都有所提高,为铝土矿中Al、Si元素的检测提供了新的实验依据与思路,具有一定的参考价值。

关键词：外加腔体约束激光诱导击穿光谱铝土矿信噪比延迟时间

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CHZ-Ⅱ海洋重力仪研制与实践

测绘学报 2024年第4期53卷 620-628页

作者：柳林涛何建刚许江宁刘雷钧高金耀孙中苗吴太旗梁星辉胡明郎骏健何泓洋中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室湖北武汉430077 海军工程大学湖北武汉430033 自然资源部第二海洋研究所浙江杭州310012 西安测绘研究所陕西西安710054 海军海洋测绘研究所天津300061

海洋重力仪是获取高精度高分辨率海洋重力场的重要仪器,主要应用于资源勘探、大地水准面精化、海洋科学研究和重力辅助惯性导航等领域。我国现有的海洋重力仪主要依靠国外进口,不仅价格高,而且在仪器的引进、维护等方面存在诸多的不便... 详细信息

海洋重力仪是获取高精度高分辨率海洋重力场的重要仪器,主要应用于资源勘探、大地水准面精化、海洋科学研究和重力辅助惯性导航等领域。我国现有的海洋重力仪主要依靠国外进口,不仅价格高,而且在仪器的引进、维护等方面存在诸多的不便。在科技部首批重大科学仪器专项的支持下,基于CHZ海洋重力仪成功研制出具有完全自主知识产权的CHZ-Ⅱ弹簧式海洋重力仪。该新型重力仪采用金属零长弹簧作为测量元件,其独特的轴对称垂直悬挂结构可克服交叉耦合效应;高精度伺服控制技术及强阻尼的应用可克服载体扰动的影响,确保仪器在不同海况下保持测量精度;高精度恒温技术及温度补偿技术可消除环境温度波动对仪器测量精度的影响。本文介绍了该仪器的工作原理、系统构成、技术特点及测试结果。静态试验表明其月漂移优于3 mGal;码头系泊试验表明其动态精度达到0.2 mGal,能清晰反映海潮的重力变化特征;总航程超过5万海里船载试验表明其综合测量精度优于1 mGal。仪器在精度和稳定性上达到与国内外同类仪器并跑水平,可替代当前国外进口的海洋重力仪。

关键词： CHZ-Ⅱ海洋重力仪零长弹簧硅油阻尼高精度恒温技术陀螺稳定平台海洋重力测量

基于MQTT和微信小程序的火工品仓库监测系统

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电子器件 2022年第1期45卷 209-214页

作者：向晟崔永俊中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室仪器与电子学院山西太原030051

为了加强火工品仓库的安全防护,实现对库内环境数据的实时监测,设计了基于MQTT和微信小程序的火工品仓库环境监测系统。该系统以STM32为控制单元,MQTT协议进行数据的推送与交互。用户可通过微信小程序将控制指令推送至STM32,对火工品仓... 详细信息

为了加强火工品仓库的安全防护,实现对库内环境数据的实时监测,设计了基于MQTT和微信小程序的火工品仓库环境监测系统。该系统以STM32为控制单元,MQTT协议进行数据的推送与交互。用户可通过微信小程序将控制指令推送至STM32,对火工品仓库环境进行远程控制与数据实时监测,系统也可根据数据情况进行自发控制调整。测试结果表明,该系统具有稳定性强、安全性高、数据传输准确的优点,满足实际应用需求。

关键词： MQTT 微信小程序 STM32 传感器环境监测