基于内阵列电极的ECT/ERT双模态成像

电学层析成像(ET)技术正逐渐应用于各工业过程中.目前,实现ECT/ERT双模态成像一般通过双截面的ECT和ERT组合技术完成,因此难以实现同一截面、同时间获取信息的融合.文中设计了内置式单阵列电极的ECT/ERT双模态传感器,并进行了单模态和双模态的相应实验.仿真和实验结果表明,该双模态传感器不仅结构简单、安装方便,而且可实现油水两相流同一截面、同时间的连续测量,实验中含油率的测量值与理论计算值较好地吻合,有效拓宽了单阵列电极油水两相流范围.     

ERT/ECT技术电学特性与激励频率研究

电学层析成像技术包括ERT、ECT和EMT,但其对应系统的适用被测对象不同。为使电学层析成像技术更好地适用于多相流测量问题,采用数值仿真的方法,研究了多相流介质的电导率和介电常数对电学敏感场分布的影响,并且比较了不同电学特性参数介质场的频率特性。结果表明,电学层析成像系统的类型和激励频率可根据被测对象的电学特性参数决定。电导率较大(10~(-3)S/m)时采用电阻抗实部成像,选用ERT系统;电导率极低(10~(-5)S/m)且介质间介电常数相差较大时采用电阻抗虚部成像,选用ECT系统;且系统激励频率可选范围随电导率的增加而增大。最后将仿真结果与4种不同电导率被测场的实际测量数据进行对比验证,验证了仿真结果的正确性。     

电容层析成像系统阵列电极的优化设计

介绍了电容层析成像系统的基本原理和电容敏感阵列结构及其数学模型．采用有限无法，分析了阵列电板结构参数对测量的影响，并进行了优化设计，获得了一组优化结构参数．结果表明，设计的电容阵列敏感电极具有较高的空间分辨率，分辨率伏于10%。     

用阵列电极研究不同阴离子介质中有机涂层／铁电极界面…

应用阵列电极测量不同阴离子介质中有机涂层／铁电极界面电位分布图。研究腐蚀发生，发展过程。实验结果表明：腐蚀优先发生在有机涂层／铁电极界面边缘。涂层一旦破裂，在Ｃｌ＾－介质中腐蚀很快发生并不断发展，在ＮＬ＾－３介质中腐蚀也很快发生，一段时间后就逐步受抑制几种温敏二极管而在ＣＯ＾２－３介质中腐蚀不发生。     

电弧炉电极调节系统双模控制器设计及应用

针对三相交流电弧炉电极调节系统具有非线性时变、多变量、强耦合及存在随机干扰的特点,提出一种基于RBF神经网络实时在线辨识的模型参考自适应解耦控制(MRAC)与比例微分(PD)控制相结合的双模控制策略.该策略通过在线建立电弧炉电极系统的精确模型并用于控制,使得系统具有快速适应对象和过程变化的能力以及解耦特性,稳定性分析和应用结果证实了双模控制器提高了系统的动态跟踪性能,增加了抗干扰能力,具有较强的鲁棒性.     

用阵列电极研究不同阴离子介质中有机涂层/铁电极界面腐蚀行为

应用阵列电极测量不同阴离子介质中有机涂层／铁电极界面电位分布图，研究腐蚀发生、发展过程．实验结果表明：腐蚀优先发生在有机涂层／铁电极界面边缘．涂层一旦破裂，在Ｃｌ－介质中腐蚀很快发生并不断发展，在ＮＯ－３介质中腐蚀也很快发生，一段时间后就逐渐受抑制，而在ＣＯ２－３介质中腐蚀不发生．与常规电极相比，阵列电极能给出更详细的腐蚀界面的电化学参数．     

平面微带阵列电极的电化学特性研究

对以微电子薄膜技术制作的平面微带阵列电极（MAE）进行了电化学特性的研究，考察了该电极在铁氰化钾溶液中的伏安特性和计时电流特性．实验表明，由于边缘效应的作用，MAE具有比常规铂电极高得多的电流密度，传质能力高于转速为7600r／min的旋转圆盘电极；由于MAE中各微带电极的间距较小，导致微带电极间扩散层交叠，边缘效应的作用随之减小，因而其伏安行为与单个微电极呈现差异．测得的计时电流值与按微带电极的扩散理论和Cottrell公式理论计算值进行了比较，推测了产生偏差的原因．应用MAE电极进行了物质扩散系数的测定．     

数字阵列光电位置敏感器件新型结构的研究

简要阐述光电位置敏感器件的特点、工作原理,根据光电位置敏感器件的原理和光电位置方程,分析了背景光与测量精度的关系.在此基础上,采用分布图像的峰值检波器来模拟预处理光电信号,通过数字转换得到图像的重心位置;采用集中平行的模拟计算估算射到感光区的光分布的重心,并通过时钟比较器得到数字化图像.给出了检测位置的二维光传感器阵列、显示与图像数量的平方根成正比功耗关系式以及几个重要结论.     

多电极阵列上长时间培养神经元网络的发育变化

体外培养海马神经元网络的自发活动对于发育研究及学习记忆机制分析具有重要意义. 为了研究体外培养网络自发放电随发育的变化，在多电极阵列芯片上长时间培养海马神经元网络，连续记录分析了培养14周的网络发育过程. 结果显示，网络整体放电频率从培养第1周到第8周逐渐增加，9—14周基本稳定. 对放电模式的分析表明，培养1周内出现自发、低频、不同步的锋电位；4—7周为同步簇发放电，7周出现同步簇发和随机放电混合的复杂模式；9周后为高频随机放电模式，稳定4周以上. 由此推测，高密度培养的神经元网络发育过程可以分为3个阶段，连接建立期、活动协同期和成熟期，同步放电是高密度培养神经元网络发育过程的一个重要现象，其模式表现形式随培养时间改变.     

电容层析成像系统三维电场分析及阵列电极优化

通过电磁场有限元软件ANSYS仿真,构建电容层析成像(ECT)系统敏感阵列电极三维模型,分析ECT敏感场的"软场"效应,推导计算灵敏度矩阵,并分析敏感阵列电极结构参数对ECT电场灵敏度的影响,进而优化阵列电极结构.实验结果表明,利用优化的阵列电极可获得较均匀的敏感场分布及较高的检测灵敏度,并重构出较满意的图像.     

磁翻柱液位计中容栅传感器电容极板的优化设计

设计了一种新型容栅传感器，使磁翻柱液位计在更广泛的工况条件下，仍能准确地测量液位值并实现电信号远传．采用Hybrid—Trefftz有限元方法建立传感器中电场的数学模型，并精确地计算出磁翻柱翻转所引起的电容相对变化量．以此电容相对变化量为目标函数，分别对4种不同形状的电容极板和同形状不同结构参数的极板进行定量研究．从电容相对变化量随电容极板结构的变化曲线中，可知形状2且极板间距为5mm为极板的最优形状．以此结构的样机进行实验，结果表明，此传感器极板结构的优化与实验相吻合，其仿真值与实验值的相对误差仅为3．3％．     

压缩感知雷达波形优化设计

针对压缩感知雷达(CSR)波形优化问题,该文提出一种基于感知矩阵相关性最小化的CSR波形优化设计方法。首先建立了CSR的系统模型,给出了最小化感知矩阵相关性的波形优化目标函数,其次以多相编码信号作为优化码型,采用模拟退火(SA)算法对目标函数进行优化求解。优化波形有效降低了感知矩阵的相关性,由此提高了CSR目标信息提取的准确性和稳健性。计算机仿真表明优化波形使得感知矩阵相关系数较传统雷达波形明显减小,验证了该方法的有效性。     

基于降低互耦影响的二维稀疏阵优化设计

通过对基于差分共阵概念的开盒阵（open box array,OBA）阵元进行重新优化,提出了一种称为稀疏H型阵的新阵型设计方案.该结构具有与OBA相同的可估计信源数,并通过降低紧密排布的传感器对数有效减小了传感器间互耦效应.基于二维酉ESPRIT算法的波达方向估计,仿真证实了所提出的阵型相较其他阵型具有更好的抗耦合能力.      

基于有限元分析的石英晶体微天平电极结构优化设计

针对某些电极结构会破坏石英晶体微天平厚度切变振动模态单一性的问题,该文提出了基于有限元分析优化设计电极结构的方法.该方法直接对原始问题的机电耦合进行三维分析,计算出更加准确的设计参数.基于有限元分析软件ANSYS10.0对石英晶体微天平进行三维建模,验证了建模的正确性,并对不同电极结构尺寸进行仿真计算,对出现的耦合情况进行了分析,通过实验结果对比,提出较佳电极尺寸结构为厚度100 nm,半径3 mm;为解决金电极能陷效应不够理想的问题,提出在晶片上下表面筑平台的设计,有限元计算结果表明此设计能改善电极区的能陷效应,并且较佳平台高度为9.8 μm.     

基于矿热炉外磁场信号的三相电极位置检测系统设计

针对矿热炉三相电极位置精确测量、节能降耗和安全生产的需求,设计一种基于矿热炉外磁场信号的三相电极位置检测系统。首先根据矿热炉的实际构造,结合COMSOL Multiphysics软件,建立矿热炉仿真模型,并对矿热炉磁场进行分析,选取外磁场信号采样点。在选取的采样点,采集具有不同电极位置的矿热炉模型的外磁场信号,建立矿热炉外磁场信号样本集。根据该样本集,应用偏最小二乘(partial least squares,PLS)回归分析、径向基函数神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)和粒子群优化RBFNN(particle swarm optimized RBFNN,PSO-RBFNN)分别建立矿热炉三相电极位置检测模型,并结合MATLAB GUI建立基于矿热炉外磁场信号的三相电极位置检测系统。实验结果表明,检测系统的三种模型都可以实现对电极位置的检测,其中PSO-RBFNN模型的效果最优,三相电极位置检测准确率达到94.98%(训练集),90.21%(测试集),均方根误差为0.053 5(训练集)、0.131 1(测试集)。提出的检测系统能够较精确地测量三相电极在矿热炉内的位置,实现非接触式检测,具有较好的实用价值和应用前景。     

多干扰情况下自适应阵列优化设计的推广研究

本文在已有论文的基础上进一步研究多干扰情况下的自适应阵列优化设计问题.本着实用的原则,详细讨论了阵元间距的确定问题,得到了有关的优化设计准则.     

采用盲孔填充技术制备金属微电极阵列

针对目前MEMS工艺里由于微电铸铸层内应力导致的金属微结构与基底容易脱离的问题和不足,提出一种借助盲孔填充技术制备微电极阵列的方法。选择KMPR作为胶模材料,首先通过UV-LIGA工艺制备出180μm厚的阵列孔缝胶模结构,然后在胶模表面溅射Cu种子层,优化电铸工艺参数:电铸前采用真空润湿的方法排出孔缝内气泡,电铸液中加速剂与抑制剂浓度分别为4×10~(-6)mol/L和24×10~(-6)mol/L,电流密度为1 A/dm~2,在孔缝内电铸铜,并在胶模表面电铸出铜基底,最后获得了高180μm,线宽200μm的两种柱状金属微电极阵列。试验结果表明,盲孔填充技术是一种低成本、安全的制作金属微电极阵列的方法。