高职院校《机械工程测试技术》课程中的实例教学

《机械工程测试技术》是一门实践性很强的工程技术基础课,涉及知识面广,难度大。仅注重各种传感器原理课程讲解的理论教学方式,让学生觉得太抽象、枯燥和乏味,教与学均存在一定的困难,特别是在理论教学方面。针对这一矛盾,本文以实际应用传感器为教学实例,阐述了实例教学思路及方法,指出实例教学能够充分调动学生学习的主动性,有利于培养高职学生的创新能力和理论联系实际的能力。     

Development of a Mobile Sensing Unit and Its Prototype Implementation

This paper represents a design and development of a mobile sensing unit as well as its prototype implementation for railway track monitoring. The unit consists of an ultra-small personal computer (PC), a global positioning system (GPS) receiver, an accelerometer and an ADC (Analog/Digital Converter) so that the unit can trace the route while capturing an acceleration response of a passenger vehicle. The unit enables more frequent and qualitative data acquisition compared with traditional and the state of the practice railway track inspection equipments. Locating disorder is the key of our unit, which has a reasonable accuracy of positioning with GPS data, existing facilities landmarks, and car acceleration responses. The proposed unit is a promising device for efficient properties management of railway agencies. The prototype implementation shows a result that car acceleration responses are related with the track displacements in low frequencies. The results also imply that sensor settlement on a vehicle floor, not axes or bogies, is effective for capturing track vertical displacements.     

开放创新型物理实验探索

设计性综合实验与传统验证性实验相比更有利于培养学生的综合素质和创新能力。文章以电阻温度计的设计、标定和应用为例对设计性综合实验进行了在这方面的探索。该实验深受学生欢迎,取得良好的教学效果。     

基于不完全频谱感知的认知中继网络能量效率研究

针对认知中继网络中基于能量效率的资源分配问题,提出一种基于次用户能量效率最大化的功率分配优化算法,通过建立多重约束条件下的频谱感知和传输联合优化模型,在考虑单位发射速率消耗功率和干扰限制的情况下,利用分数规划将问题中的混合整数非线性规划问题转化为等价的凸优化问题,分析了不同参数对能量效率的影响。仿真结果表明,提出的功率分配优化算法在达到能量效率最优的同时降低了算法复杂度低。     

微流控芯片上全自动单细胞电动操控技术

发明了一种基于尺寸差异的单细胞全自动操控微流控芯片装置,可全自动检测细胞的大小,并对目标细胞进行全自动的电动操控。本装置主要由微流控芯片、差分放大器、继电器、数据采集卡以及计算机等组成。当细胞通过微流控芯片的电阻脉冲检测(RPS)的检测区时,会产生一个一定幅值的脉冲信号,计算机会根据设定的信号幅值自动识别出目标细胞,并控制继电器的通断电,继电器通电后,继电器所在通道内会产生电渗流,从而将目标细胞输运至该收集通道。系统具有全自动操控和分选精度高等突出优点,非常适合于操控样品中少量的目标细胞,如循环肿瘤细胞等。     

低信噪比条件下的平面等效源近场声全息方法

为提高低信噪比条件下的近场声全息成像效果,提出一种低信噪比条件下的平面等效源近场声全息方法,其将近场声全息对声场还原度高的优点和声源定位方法抗干扰能力强的优点相结合。该方法首先结合压缩感知技术的正交匹配追踪算法,在未知声源数目情况下求出虚拟声源在平面分布,再利用传导矩阵求出近场平面声压分布。通过仿真分析金属弹性材料壳体振动的近场声辐射,将该方法与Fourier变换方法、常规边界元方法以及传统等效源方法的近场声全息效果相比较。仿真实验表明,该方法性能可靠且具有较强的抗噪能力,可作为低信噪比条件下平面近场声全息方法的一种有效补充。     

一种电容传感器检测定位扬声器接线端子的方法

基于平面电容传感器原理,提出一种应用于扬声器接线端子定位检测系统的新型电容传感器,可以有效检测定位扬声器接线端子。介绍了这种电容传感器的设计,描述了电容传感器用于检测扬声器接线端子的基本方法;并给出了相应的电路模型。根据扬声器接线端子的外形特点来确定电容传感器的最优设计。实验结果表明:电容传感器对扬声器接线端子区域较敏感,电容-频率变换振荡器输出频率为51 k Hz左右的波形,相对频率差约5 k Hz。通过检测振荡器的频率变化,运用自学习均值滤波频率采集算法可实现扬声器接线端子的非接触检测定位。     

无线传感器网络中基于压缩感知的静止图像压缩方案研究

受功耗、成本和无线传输环境的限制,无线传感器网络中采集图像的节点并不适合采用传统静止图像压缩标准JPEG、JPEG2000.为了适应无线传感器网络的“轻编码、重解码”的特点,提出了一种基于压缩感知(Compressive Sensing,CS)的静止图像压缩方案.该方案在编码端进行分块测量,分块测量次数根据图像的边缘信息自适应地分配;在解码端则利用分块观测数据进行整帧重建.仿真实验表明,与已有的基于CS的图像压缩方案相比,该方案可有效地降低CS测量成本,并可在重建时消除图像的边缘模糊与块效应现象.     

无线传感器网络中基于贝叶斯准则融合的协作频谱感知算法

文中将认知无线电应用于无线传感器网络中,考虑了传感器节点的能量有限、传输数据量较多、频谱资源受限、次用户如何避免占用主用户信道等情况下,构建一种认知无线传感器系统模型.该系统在对授权用户不造成干扰的前提下提高频谱利用率,解决频谱资源受限的问题,并在此基础上提出了基于贝叶斯准则融合的协作频谱感知方案,同时定量的分析了虚警代价与漏验代价对系统的影响.仿真结果表明,相比传统的或融合、与融合协作频谱感知方案而言,该方案较好的提高了无线传感器网络频谱感知的可靠性和准确性,同时更明确地指出虚警代价相比于漏验代价大时,可有效地使系统平均总代价降低.     

压缩感知重构算法在稀疏信号恢复中的应用

阐述了压缩感知理论产生的背景、基本原理和应用方式,研究了两类压缩感知重构算法的重构思想和方法,并将两类重构算法的典型算法正交匹配追踪和基追踪应用于稀疏信号的重构。结果表明：对于无噪观测和含较小噪声的观测,正交匹配追踪算法从重构频率和重构时间两方面显示出更好的性能。