基于FPGA的高频视觉刺激控制器的设计

研究稳态视觉诱发电位需要视觉刺激器生成高频刺激信号。而传统的刺激器在产生高频图像刺激时的准确性和同步性极差,并且使用不便、刺激模式单一。鉴于此,设计了一个高频视觉刺激控制器,以FPGA为控制器并采用硬件描述语言Verilog HDL设计程序,实现图像刺激的生成。实验结果显示,设计的视觉刺激控制器具备时间精度高、准确性高和同步性好的优点,能有效地生成高频刺激信号。     

大鼠刺激器遥控系统的设计与实现

设计并实现一个基于C8051F410和nRF905芯片的大鼠遥控刺激系统。该系统由监控软件、发射器和刺激器构成,运行在PC机上的监控软件可以设置参数并发出控制指令,指令经USB传输进入发射器后被发送出去,刺激器接收指令后产生刺激信号,对大鼠的运动进行控制。刺激脉冲幅值可调,改变刺激参数可实现不同的运动控制。无线通信采用跳频方式,提高了抗干扰性。刺激器体积小、质量轻。实验结果表明,在200 m的范围内,系统工作稳定。     

无创伤老鼠生物机器人的运动控制

介绍了一种基于超声波刺激融合表皮电极刺激及LED灯光辅助刺激的无损伤老鼠生物机器人运动控制导航系统,它利用上位机远程调度老鼠机器人背上的超声波刺激器刺激其听觉、表皮电极刺激器刺激其痛觉及LED灯光辅助刺激器刺激其视觉,从而控制其运动.实验证明,通过合理搭配这3种刺激、可以高效地对老鼠的向前运动及左、右转运动进行无创伤运...     

微小型动物机器人遥控刺激系统的研制

以鸽子为实验动物,研制了基于CC111O无线单片机的动物机器人遥控系统.该系统由无线信号发射站和背负在动物身上的多通道微刺激器组成,能够产生双向电压脉冲信号对动物机器人进行刺激,实现了无线刺激器对微型化、轻量化以及低能耗的要求.通过实验证明了该系统的有效性、可靠性和稳定性.     

基于Android的超声刺激器的控制系统设计与实现

超声刺激器是研究神经调制的必备工具,然而目前大多数的超声刺激器的软件控制部分皆由PC端完成,设备体积大且无法满足操作人员远距离进行控制的需求。基于此,本文设计了一款基于Android平台的超声刺激器控制系统,系统软件部分通过手机蓝牙端口与刺激器通信,可将手机端输入的参数信息发送至刺激器的现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)进行编译处理。通过该系统向刺激器发送参数进行实验,经刺激器处理后在示波器上观察脑刺激所需的刺激信号,结果表明此控制系统参数传输准确,控制有效。同时此设备体积小、携带方便,设计界面简单易懂,便于操作,扩大了研究人员的操控范围,因此具有一定的实用价值。     

基于虚拟仪器技术的道路试验测试系统

基于虚拟仪器技术设计了用在车辆控制器开发中的道路试验测试系统,介绍了通过外部特征量和单片机内部运行信息的同步采集进行车辆控制器道路试验的方法、测试系统的硬件构成以及基于多线程技术的测试软件设计方法。该测试系统可以完成模拟信号、数字信号、串口数据的同步采集和分析,并在ABS控制器的道路试验中得到了验证。     

壁虎动物机器人遥控系统

介绍了一个基于ATmega8L和021000芯片的壁虎动物机器人遥控刺激系统。该系统主要由便携式电脑、微控制器和无线数据收发器构成,可以分为控制平台和刺激器两部分。控制命令从笔记本电脑输入,然后无线数据收发器发送出去。刺激器接收指令并产生刺激信号,完成对壁虎机器入的运动控制。不带便携式电脑,控制平台的总重量不到130g,便于携带。刺激器的电路非常紧凑,采用贴片封装的元件,体积小（长31mm,宽39mm,高22mm）、质量轻（带电池13．6g）。实验证明：该系统在300m的较开阔地带,系统工作稳定、可靠。     

基于CC2430的无线可植入微刺激器电路研究

功能性电刺激在神经功能失调治疗和神经损伤功能重建中具有重要的作用,植入式神经肌肉电刺激疗法已被证实对20余种神经功能失调疾病具有确切的疗效;基于这种疗法,介绍一种基于ZigBee协议的无线可植入微刺激器的电路设计,其刺激效果与微刺激器所释放电流的参数有密切关系;为了能够在生物实验中寻找到刺激效果最佳的电流参数,设计论述了一种以低功耗CC2430微控制器为核心的微刺激器方案;低功耗CC2430的ZigBee无线通信协议是无线微蒯激器电路系统的关键技术,结合双相恒流源能够对特定肌肉释放不同的刺激波形、幅度与频率的刺激电流;通过调节各种关键参数,应用这种微刺激器能够生成生物实验中所需要的双相脉冲波形.     

基于DirectShow的脑机接口图像视觉刺激器

视觉刺激器是刺激脑电信号的重要方式.为了满足想象左右手运动的脑机接口系统的特定需求,为其提供人机交互界面,采用了DirectShow、多线程和并口通信技术,在DirectShow中自定义过滤器,设计并实现了基于DirectShow的实时图像视觉刺激器.系统的开发工具是VC++,运行环境是Windows,脑机接口的数据采集仪器为Biosemi公司生产的Active One多道生理信号采集系统.最后通过脑机接口实验证明:能在满足时间精度要求的前提下,完成图像刺激的控制、并口通信等功能,为想象运动脑电的效果提供了很好的保证.     

壁虎动物机器人遥控系统

介绍了一个基于ATmega8L和OC1000芯片的壁虎动物机器人遥控刺激系统.该系统主要由便携式电脑、微控制器和无线数据收发器构成,可以分为控制平台和刺激器两部分.控制命令从笔记本电脑输入,然后无线数据收发器发送出去.刺激器接收指令并产生刺激信号,完成对壁虎机器人的运动控制.不带便携式电脑,控制平台的总重量不到130g,便于携带.刺激器的电路非常紧凑,采用贴片封装的元件,体积小(长31mm,宽39mm,高22mm)、质量轻(带电池13.6g).实验证明:该系统在300m的较开阔地带,系统工作稳定、可靠.     

基于低功耗蓝牙技术的胃动力监测系统设计

胃肠动力是影响人体消化的重要因素,如何评估胃肠动力成为了医疗诊断与研究的一个难点.基于低功耗蓝牙技术,设计了一套可同时动态监测胃内的压力、温度、电导率和pH值的低功耗胃动力监测系统,分别从硬、软件设计方面进行了分析,并介绍了临床动物试验的情况.系统对压力、温度、电导率和pH值的测量精度分别可达±0.5kPa、±0.1℃、±0.1ms和±0.05PH,试验结果表明,系统性能稳定性好,通信成功率可达99%,能够连续工作90天以上,采集响应时间小于1s,备份存储可达10000帧数据.本研究可望为胃肠动力障碍性疾病和其他胃肠疾病的临床诊断和疗效评价等提供参考,为促进胃肠动力学的研究寻求一种新的途径.     

管式SOFC数学模型及系统性能分析

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效低污染的新型能源。该文基于物质和能量守恒并耦合流体流动、热量产生和传递以及电化学知识建立了以天然气为燃料的管式固体氧化物燃料电池的数学模型,对模型进行求解,并分析系统参数(电流密度、工作压力、燃料的摩尔流量等)对系统性能(发电量、发电效率等)的影响。结果表明:SOFC系统的发电效率可以达到50.73%。通过增加单电池个数来减小电流密度可以增加系统发电量和发电效率,但是会增加系统投资;增大燃料电池的工作压力可以改善系统的性能;而增加燃料的摩尔流量(燃料利用率不变)会使系统的发电效率降低。     

基于改进RBF网络的传感器非线性误差补偿

为推动胃肠道动力功能障碍型疾病临床诊查技术的发展,研制了胃肠道多元生理参数无创检测系统,针对该系统中压力传感器的非线性误差补偿问题进行研究。介绍了系统所采用的扩散硅压阻式绝对压力传感器的原理,分析了这类传感器的非线性误差产生原因。在传统的减法聚类算法的基础上,提出基于改进的减法—密度聚类算法的RBF网络的传感器非线性误差补偿方法,对样本数据进行聚类操作,用来确定RBF神经网络的初始聚类中心,并结合梯度下降法对网络参数和权值进行训练。结合实际系统的实验数据进行了方法验证和效果分析。实验结果表明:方法在系统误差纠正方面比传统方法提高至-1～4 kPa,使得测量结果准确性得以较大的提高,满足了系统的应用需求。     

压力电测系统的静态及准静态校准适用性探讨

火药燃气压力最常用的测试方法为压力电测法.用于火药燃气压力测试的常用电测系统包括应变式、压阻式和压电式3种压力电测系统.为保证压力测试精度,需对压力电测系统进行校准.针对以上3种压力电测系统,对于可获取系统灵敏度的两种校准方法——静态校准和准静态校准,分别阐述了两种校准方法的目的、实现、量值传递,根据3种压力电测系统的不同特点,比较了两种校准方法的适用性,并给出了各种校准方法目前所能达到的不确定度.     

Electrostatic actuation as a self-testing method for silicon pressure sensors

The aim of this work is to investigate the possibility of using electrostatic forces to actuate the membrane of a pressure sensor in order to create self-testing features in the system. It is shown that the electrostatic pressure is small compared with the external pressure, unless large voltages or electrical charges are used. The interrelation between electrostatic forces and externally applied pressure is calculated for different electrical drive modes of the capacitor, in the case of a uniform membrane and for a MESA-type membrane.     

Electrical lumped model for arterial vessel beds

Numerous electrical analog models of the circulatory system have been proposed. However, conventional models are either too simple, focusing exclusively on heart function, or overly complex, characterizing arteries in excessive detail. The vessel beds, which comprise arteries, capillaries and veins, are well known to be responsible for most of the pressure drop in blood pressure and to dominate the draining of blood flow. Consequently, electrical analog models of the circulatory system should pay more attention to the vessel beds. This investigation divided the arterial system into several aortic segments with vessel beds, and proposed a model that used electrical lumped elements to represent the vessel beds. The model was adopted to simulate blood pressure propagation by considering each vessel bed as an isolated subsystem. The transfer function between the terminals of isolated subsystems was used to identify the electrical components of the lumped elements that characterized the vessel beds. Simulation results reveal that the compliance and impedance of the vessel beds are larger than in previous models that focused on the aorta or arteries. The proposed electrical lumped model could deal with much more information than the simple models due to the lumped element structure. Furthermore, its isolated subsystem approach also makes the proposed model significantly easier to use than the complex models.     

压电传感器在动平衡测量系统中的设计与应用

传感器是动平衡测量系统中的重要元件之一,是一种将不平衡量产生的振动信号不失真地转变成电信号的装置.利用压电式力传感器作为动平衡测量系统中的敏感元件来测量不平衡质量引起的振动.重点阐述了该压电式力传感器的结构设计、安装位置设计及振动信号检测中的关键问题.同时,详细分析了该传感器的信号调理电路特点.现场实验结果表明,设计的压电式力传感器在动平衡测量中的性能良好.     

A multiplier-less digital design of a bio-inspired stimulator to suppress synchronized regime in a large-scale,sparsely connected neural network

Excessive synchronous firing of neurons is the sign of several neurological disorders such as Parkinson and epilepsy. In addition, growing evidence suggests that astrocytes have significant roles in neural synchronization. Drawing on these concepts and based on the latest studies, a bio-inspired stimulator which essentially is a dynamical model of the astrocyte biophysical model is proposed. The performance of the proposed bio-inspired stimulator is investigated on a large-scale, sparsely connected neural network which models a local cortical population. Next, a multiplier-less digital circuit for the bio-inspired stimulator is designed, and finally, the complete digital circuit of the closed-loop system is implemented in hardware on the ZedBoard development kit. Considering software simulations and hardware FPGA implementation, the proposed bio-inspired stimulator is able to prevent the hyper-synchronous neural firing in a network of excitatory and inhibitory neurons. Based on the obtained results, it is demonstrated that the proposed stimulator has a demand-controlled characteristic and can be a good candidate as a new deep brain stimulation (DBS) technique to effectively suppress the hyper-synchronous neural oscillations.

     

基于AVR单片机的压力控制系统设计

为了满足爆炸性气体环境电气设备国家标准(GB3836),煤矿救援机器人在满足隔爆标准的基础上,还采用了正压型电气设备标准,为机器人提供双重安全保障;以AVR单片机作为控制器核心,设计出一套压力控制系统;采用压力传感器、压差传感器、温度传感器作为传感元件,电磁阀为执行元件,通过压力测试实验,绘制出系统压力变化曲线,证明该系统能始终保持车体压差在允许范围,通过滤波,系统抗干扰能力强,无误动作;该控制系统可自动/手动控制模式切换,可靠性高,完全能够满足国家标准防爆要求。