基于CMOS APS的微型数字式太阳敏感器

研制了一种适用于微型航天器的两轴数字式太阳敏感器,其光学系统由CMOS APS图像传感器和MEMS工艺制作的孔阵列结构光线引入器组成.敏感器外形尺寸68 mm×68 mm×58 mm, 质量小于300 g, 功耗低于2.5 W, 更新率优于2 Hz.该文介绍了CMOS APS图像传感器的优势及其在太阳敏感器中的应用,以及所研制微型太阳敏感器的系统硬件、软件设计.对微型太阳敏感器样机进行了标定,结果表明微型太阳敏感器在±64°视场以内精度优于0.1°, ±10°视场以内精度优于0.02°.     

旋转中心偏移对反射光调制强度的影响

为了研究新型的旋转中心偏移传感器,在Gauss光束分析法的基础上,提出了漫反射强度调制型光纤传感器测量旋转中心偏移的计算模型。该模型从数学上描述了旋转中心偏移和反射光强度调制之间的关系,定量地得出了光纤束结构参数对传感器灵敏度和线性范围的影响。建立了高精度旋转中心偏移测量实验系统,对模型进行了实验验证。在旋转中心偏移较小的情况下,模型与实验结果相符。     

用于地震勘探仪器的RS-485高速数据/能量传输方法

为实现地震勘探仪器采集的大容量数据的高速远距离长线传输,比较数据传输方式,提出了RS-485总线的高速串行数据传输方法,应用FPGA技术,研制了数据传输系统。分析RS-485数据传输的影响因素,设计了系统总体结构及传输协议。基于以太网供电原理,采用RS-485总线供电方式,实现48V直流能量与数据沿同一线对的叠加传输。利用串行信号的跳变沿作为高速时钟采样的起始标志,结合8B/10B的链路编码方案,实现位同步时钟恢复与数据帧提取,且检测时钟频率10倍于发送时钟频率。数传实验结果表明,系统可实现串行编码数据流以20Mb/s沿220m双绞线电缆的远距离数据传输,误码率可达10-11。     

RS-485总线的高速串行远距离数据传输

为实现工业参数的高速远距离长线传输,应用FPGA技术,设计并实现了一种基于RS-485总线的高速串行数据传输方法。分析RS-485数据传输的影响因素,阐述系统总体结构,由时钟脉冲传输测试确定了外围接口。利用串行信号的跳变沿作为高速时钟采样检测的起点以实现位同步,采用8B/10B的链路编码方案,支持高速时钟恢复和数据帧同步,并以双绞线作为传输介质进行了数据传输实验。结果表明:系统在20Mb/s传输速率下实现了串行编码数据流沿220m双绞线电缆的高速远距离数据传输,误码率可达10-11,为现场原始数据监测提供了高效的传输方法。     

Ultra-Thin Flexible Eddy Current Sensor Array for Gap Measurements

An ultra-thin flexible eddy current proximity sensor array was developed for online measurements of tiny gaps between large smooth metallic and nonmetallic surfaces of arbitrary shapes. The probe of the flexible eddy current sensor array, which includes a set of sensor coils, is fabricated on a thin flexible substrate using the flexible printed circuit board process which allows the probe to be very thin and flexible so that it can conform to the surface geometry of the measured objects. The sensor coils are connected to an inductance-capacitance oscillator, which converts the distance between the sensor coil and the metallic target to a frequency output. Experimental results show that the measurement accuracy of the sensor system can reach 0.5% for a 2-mm gap and the sensor system is suitable for online gap measurements.     

柔性压阻碳复合膜的制备及其特性

为研究柔性力敏传感器,以碳纳米粉为导电相,硅橡胶和有机树脂为绝缘相,在聚酰亚胺基底材料上制备了一种新型的柔性碳复合膜,其金属电极和引线用MEMS工艺制备。实验研究表明:在0～1MPa范围内这种碳复合膜的导电特性随正向应变发生显著变化;在0～0.7MPa范围内表现近似线性的压阻关系,并具有良好的温度稳定性。用这种碳复合膜制备的力敏元件不受被测物体表面形状的限制,可以被广泛应用于各种规则和不规则曲面的挤压应力测量。     

微机电系统中凸台-弹性膜结构的力学建模与仿真

为了测试和评定微构件的力学特性,建立了凸台弹性膜结构的力学模型。将凸台弹性膜结构化简为中心带有凸台的无限长薄板条结构,利用板壳理论得出了凸台的弹性模量、厚度和横截面积对弹性膜表面应力分布影响的解析计算公式,并通过有限元分析对计算结果进行仿真验证。理论分析和仿真结果吻合。凸台弹性膜复合结构的等效弯曲刚度与凸台的弹性模量和厚度有关,当凸台的弹性模量和厚度增加时,凸台弹性膜复合结构的等效弯曲刚度增大,可以通过增加凸台的弹性模量和厚度来提高凸台弹性膜结构的强度。该研究为凸台弹性膜结构的优化设计和应用提供了计算方法和设计依据。     

利用多颜色空间特征融合方法检测近似目标

以棉花中羊毛、白头发、塑料膜等杂质的检测为应用背景,提出一种利用多颜色空间特征融合方法。该方法构建了颜色特征评价函数,对近似目标在不同颜色空间的特征表现进行评估,从中抽取近似目标的若干最优特征;再利用区域信息相关度权值小波分析算法进行多特征融合,获取近似目标的图像。实验结果表明,融合图像比原始图像及单色空间图像具有较高的图像信息量值,近似目标视觉特征明显增强。此方法为提取与背景特征相近的近似目标提供一条新思路。     

RS-485总线的高速串行远距离数据传输方法

为实现工业参数的高速远距离长线传输,应用FPGA技术,设计并实现了一种基于RS-485总线的高速串行数据传输方法。分析RS-485数据传输的影响因素,阐述系统总体结构,由时钟脉冲传输测试确定了外围接口。利用串行信号的跳变沿作为高速时钟采样检测的起点以实现位同步,采用8B/10B的链路编码方案,支持高速时钟恢复和数据帧同步,并以双绞线作为传输介质进行了数据传输实验。结果表明:系统在20Mb/s传输速率下实现了串行编码数据流沿220m双绞线电缆的高速远距离数据传输,误码率可达10-11,为现场原始数据监测提供了高效的传输方法。     

微小平面电感线圈近场涡流效应的计算模型与实验验证

微小平面电感线圈是一种新型的近场电涡流检测敏感器件,能够应用于复杂表面之间和微机电系统中实现准确的位移测量或无损检测。为了研究微小平面电感线圈的近场涡流效应对其自感和阻抗的影响规律,以轴对称时谐电磁场理论为基础,根据微小平面线圈近场涡流效应的特点,建立了描述微小平面线圈的自感和阻抗变化的数学模型,并进行了详细的模型解析和实验验证。验证结果表明,建立的数学模型具有很强的可计算性,并能够与实验结果很好地相符合,可以为微型平面线圈电涡流传感器的设计提供依据和指导。