基于FPGA的硅微陀螺数字测控和温补技术研究

硅微陀螺仪由陀螺结构和测控电路组成,随着模拟接口电路的日臻完善,陀螺仪性能的提升主要靠数字电路中的测控和补偿算法。目前硅微陀螺测控电路正在向芯片化方向发展,为了加速硅微陀螺测控电路芯片化进程,用Verilog硬件描述语言设计了AGC和PLL对陀螺幅度和相位进行闭环控制,科氏力平衡进行闭环检测。对因加工造成的正交误差,设计了正交校正闭环。根据温度对陀螺仪的影响,对标度因数进行线性补偿,对零偏进行了BP神经网络补偿。实验结果表明,该控制系统下AGC相对稳定性为124ppm,PLL相对稳定性为79.1ppm,常温零偏稳定性为2.9o/h。在0℃到65℃温度范围内补偿前零偏稳定性为17.7o/h,补偿后零偏稳定性为9.1o/h,标度因数温度灵敏度降低1个数量级,不仅提升了硅微陀螺仪的性能,也为陀螺ASIC设计奠定了良好基础。     

基于DWT的数字音频水印技术研究

提出了一种基于小波变换的多分辨率数字水印隐藏与检测新算法,算法的优点在于其算法简单。利用小波变换的快速、简单和多分辨率特点,将水印信号隐藏在第1、2、3级的详细分量(细节信号)中保证了水印的稳健性,具有很强的抵御各种信号处理变换的能力,适用于数字语音等信号的版权保护。最后给出了计算机仿真实验结果,证明了本算法的有效性。     

基于DS1616的定时数据采集系统

对于监测类仪器仪表，准时采集和记录数据是非常必要的，同时也要考虑能耗问题。介绍Dallas公司新推出的一种带实时时钟的集成数据采集记录器件DS1616的结构和工作原理，给出了综合考虑以上因素后的一种定时数据采集系统。它由实时时钟器件DS1616和线性稳压器MAX603等组成。通过AT89C51单片机对DS1616的初始化，可实现系统按预先确定的时间投开机与关机；利用DS1616还可实现环境温度和3路模拟输入信号数据的定时采集与记录。该系统很适宜在便携式数据记录设备中应用。     

硅压阻式压力传感器非线性误差校正方法

利用ZMD31020传感器信号处理器,实现了硅压阻式传感器的非线性及温度补偿。通过软件输入预先设定的数字量给ZMD31020处理器的存贮空间,可实现硅压阻式压力传感器(PRT)的零点输出、热零点漂移、满量程输出、热灵敏度漂移和非线性的高精度校准和补偿。传感器的输出精度达到了0.275%。     

压电能量采集器高效能量提取接口电路设计

压电能量采集器能把环境振动能转换为电能,该文基于如何将压电能量采集器转化电能最大化提取的研究,提出了一种压电能量采集器高效能量提取接口电路,采用有源二极管整流电路降低了整流过程中的导通压降损耗,电感同步开关电荷提取电路有效提取了寄生电容中储存的电能。利用华虹宏力0.11 μm CMOS工艺进行电路设计和版图布局。测试结果表明,接口电路可提取80.4%寄生电容中存储的电能,20 kΩ电阻负载下导通压降为20.2 mV,在加速度5g(g=9.8 m/s2)和频率40 Hz条件下平均提取功率是标准接口电路的2.58倍。该芯片可应用于基于振动能供电的无线无源传感节点等领域。     

基于参数激励的MEMS环式陀螺驱动方法与实现

MEMS环式陀螺仪是一种基于哥氏力效应设计出的测量角速度的惯性传感器,其性能与驱动模态直接相关。因此,在传统PLL-AGC驱动控制方法中引入参数激励信号,按照参数激励法驱动陀螺仪,陀螺仪的刚度产生周期性变化,降低驱动信号从而抑制因电馈通导致的驱动端对敏感端产生的误差信号,提高陀螺仪灵敏度。对参数激励的效果进行研究,经实验表明,通过改变参数激励信号的参数,可在驱动响应稳定的前提下对驱动信号进行抑制,在实际测试中驱动信号的幅值下降22.75%。     

基于振动能量采集器的无源无线传感节点技术研究

随着以MEMS技术为依托,结合压电效应的振动能量采集技术的日臻完善,如何利用振动能量采集器构成高效的无源无线传感节点成为近期研究热点,而能量采集器输出的电能储存控制和低功耗发射技术是实现该节点的难点。在设计出对储能电容电压具有双阈值检测与控制功能的低功耗电路基础上,给出了一种自报警、无源无线低功耗传感节点。实验表明,在频率52 Hz正弦振动、振动加速度幅值为5 gn激励下,经过125 s的能量储存,节点能够以+10 dBm功率在16 ms内完成发射及无线报警,发射距离可达1.31 km。该节点构成的无线传感网络可广泛应用于石油管线、桥梁和军事侦察等外部供电极度受限环境的现场监控等用途。     

基于改进PCNN的指纹图像细化算法

针对基于模板脉冲耦合神经网络(PCNN)指纹图像细化算法细化时间长、纹线断裂、细化不彻底等问题,通过增加4个细化模板,重新构造方形模板及改变细化过程,提出一种基于改进PCNN的指纹图像细化算法。实验结果表明,该算法能够较好地满足细化要求,细化彻底、速度快且纹线光滑无毛刺,能够应用于其他二值图像。     

双向流水槽模拟潮汐的控制软件设计与实现

在双向流水槽中模拟潮汐是研究海岸灾害防护的重要手段之一,而潮汐模拟过程中,系统控制软件的性能决定仿真精度.利用双向流水槽结合尾门和双向水泵控制的模拟潮汐控制软件可实现对水位和流速精确控制.首先由下位机获取检测仪器采集的水位和流速数据,并进行非线性校正处理;然后上位机通过自适应水位水流控制算法求得控制量、发出控制指令调节现场尾门和双向水泵状态,从而生成模拟潮汐.实验通过对周期为48小时的不规则潮汐进行模拟,得到水位和流速的误差均小于5%.结果表明该控制软件具有高精度和稳定性,可满足科研需求.     

基于提升方案的harr小波变换图像水印算法

提出一种基于提升方案的harr小波变换的图像水印算法。该算法将水印图像通过m序列实现图像的置乱,与经过小波变换后的载体图像的低频系数值按位进行异或得到需要的密钥,原始图像由小波反变换得到。实验结果证明,该图像水印算法对图像的旋转、压缩、噪声、滤波、剪切等攻击具有较好的鲁棒性。