计算机模拟优化的葡萄糖传感器阵列

介绍一种可植入的葡萄糖传感器阵列的设计和计算机模拟优化。葡萄糖传感器采用固定葡萄糖氧化酶层的氧电极和氧参比电极。考虑到葡萄糖传感器的使用寿命，本设计采用氧电极阵列。用计算机对氧电极阵列的氧电极排列的间距和相互影响进行了计算机模拟优化。考虑到葡萄糖传感器在体植入环境的氧浓度较低，而葡萄糖浓度较高，所以采用特殊的膜的结构，以提高葡萄糖传感器的测量范围，并用计算机模拟优化了膜的结构尺寸。     

基于SysML与Simulink的机载传感器建模方法

飞行器管理系统的传感器具有种类繁多、易受环境因素干扰、冗余设计等特点.而以往系统的传感器建模过程中,主要依靠简单的数学公式模拟部件的主要特性,忽略了绝大部分的真实细节,无法高度还原系统特性.基于模型的系统工程(Model Based System Engineering,MBSE)思想,提出一种高度还原飞行器管理系统传感器特性的建模方法,并给出建模步骤.利用系统建模语言(Systems Modeling Language,SysML)的各类图形,对系统传感器的物理特征、不同工作状态以及余度设计等特点建立模型;并基于Simulink建立传感器的连续动态行为模型;最后,通过联合仿真对整体模型进行验证.结果表明,上述方法实现了对系统传感器真实物理特性的全面描述,提高了传感器模型的仿真度.     

基于谐振型无源SAW传感器的制造系统 热监测通信特性实验研究

为研究声表面波SAW(Surface Acoustic Wave)传感器在制造系统中的通信特性,基于SAW技术,应用单端口谐振器,构建了制造系统中常见的两种情形,金属环境和旋转结构的温度测量装置。首先,分析了谐振型无源SAW传感器的温度测量原理,使用功率指标表示信号强度,以接收功率的对数来表达;其次,使用CST NWS仿真软件进行了金属板对无线信号通信特性影响的仿真实验,基于上述仿真模型在实际环境中使用金属板来验证仿真结果;最后,使用模拟主轴进行了旋转条件下的传输特性实验。实验结果表明,为保持SAW传感器的测量和数据传输性能,在制造系统中SAW传感器的最佳位置应考虑天线角度、方向、主轴转速、金属板位置和质询器天线与SAW传感器天线间隔距离等因素。研究结果将指导制造系统监测中SAW传感器的应用,并提供SAW传感器性能优化的理论依据。     

锇聚合物修饰的低浓度葡萄糖传感器制备与响应特性研究

将锇氧化还原聚合物与辣根过氧化酶共价交联修饰薄膜金电极,使用戊二醛交联固定葡萄糖氧化酶制得葡萄糖传感器,对传感器的制备条件和其对低浓度葡萄糖的响应特性进行了研究.在-0.1 V(vs.Ag|AgCl)电位下,该传感器的背景电流小于1 nA,检出限为1 μM,小于400 μM范围内灵敏度为2900 nA μM-1 (相关系数R=0.998),且能够消除抗坏血酸对葡萄糖测定的干扰,实现了低浓度葡萄糖的测定,为实现血糖的无创监测奠定了基础.     

霍尔传感器响应时间的物理仿真分析

针对互补金属氧化物半导体(CMOS)霍尔传感器的灵敏度和采集带宽问题,对CMOS霍尔传感器的时间限制进行了仿真分析。对现代物理模拟器对CMOS霍尔传感器的瞬态特性进行分析,采用CMOS技术实现了方形霍尔传感器的三维模型,通过电流输运模型对硅器件的磁场效应进行了数值模拟。为了分析响应时间,对整个电路进行了混合模SPICE物理模拟,即三维器件加偏压方案。仿真结果表明:模型化设备的响应时间很快,采集带宽在兆赫范围内。沉降时间主要取决于传感器的物理结构,更高浓度的N孔可以实现更快的霍尔器件,但这将降低传感器的灵敏度。     

谐振敏感元件特性模拟器的研究

为了实现谐振式硅微传感器测试仪器的直接校验,以及进行谐振式传感器反馈控制电路的优化研究,设计了能够模拟压阻拾振式谐振敏感元件特性的电路.其中压阻变换是该电路实现的关键.文章采用模拟电路实现对谐振敏感元件的电阻拾振特性的模拟,得到受电压线性控制的交变电阻.对该电路进行了高频特性分析,提出一种可拓宽其频带的反馈补偿技术,从...     

微传感器和执行器的计算机模拟技术

介绍了计算机模拟技术在微传感器和微执行器设计中的应用 ,通过对多晶硅压力传感器和微泵膜片的计算机模拟分析 ,优化了器件的结构设计。研究工作表明计算机模拟是微传感器和微执行器设计的有效工具     

一种传感器特性的高精度拟合方法

为提高传感器非线性特性的拟合精度,提出了一种基于最小二乘支持向量机(LSSVM)与量子粒子群优化算法(QPSO)的传感器特性拟合方法;该方法采用最小二乘支持向量机构建传感器特性的非线性回归模型,模型的参数向量由量子粒子群优化算法和学习样本平均绝对误差最小的准则进行优化;实验结果验证了该方法的有效性,其拟合绝对误差在10~(-9)~10~(-7)%之间,其拟合性能明显优于常规方法。     

无线多媒体传感器网络混合虚拟势场覆盖研究

主要研究无线多媒体传感器网络的模型优化和区域覆盖增强问题.首先从多媒体传感器节点具有方向性的感知特性出发,针对视频可接受清晰度问题,设计了一种改进的扇环感知模型,并以此为基础对无线多媒体传感器网络(WMSN)中区域覆盖增强问题进行研究.其次,采用混合虚拟势场对WMSN 的区域覆盖进行增强,质心在虚拟势场产生的引力和斥力作用下运动.算法针对传统虚拟势场可能出现因局部极小而导致覆盖优化效果降低的问题改进了斥力函数,引入邻居节点共同覆盖率辅助节点感知方向的调整.并在传感器节点迭代完成后引入边界斥力,以进一步优化边界节点的利用率.最后通过一系列的模拟仿真实验和效率对比表明了算法的有效性.     

金属铁卟啉纳米粒子修饰的生物传感器及其用于鼠脑中葡萄糖测定的研究

该文制备了金属铁卟啉的纳米粒子,将此纳米颗粒、葡萄糖氧化酶和Nafion依次修饰于光玻碳电极表面,得到了以金属铁卟啉纳米颗粒为电子媒介体的葡萄糖生物传感器.考察了该传感器在优化的实验条件下对葡萄糖的响应特性,实验结果表明该传感器在pH为6.9的磷酸缓冲溶液(PBS)条件下对葡萄糖的线性检测范围为1.0×10-6～2.0×10-3mol/L,检测下限为5.0×10-7mol/L.该传感器克服了传统传感器中介体易流失的缺点,延长了使用寿命,并提高了检测的灵敏度、稳定性和抗干扰性,用于S.D.大鼠脑中葡萄糖浓度的测定取得满意的结果.     

便携式接触网几何参数激光测量仪的研制

针对电气化铁路检修工区接触网日常巡检的需求,研制了一种便携式激光测量仪,用于接触网几何参数的日常检测。结合接触网几何参数的测量方法建立了有效的测量模型;基于DSP2812为主控芯片,完成了激光传感器、角度测量传感器、摄像头等硬件电路设计,并完成了激光测量仪的软件设计。通过实验,验证了测量仪设计的正确性。     

一种基于概率的超声波模型的设计

超声波检测迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,且其测量精度能达到工业实用的要求。在超声波硬件电路基础上,重点对声纳的测量特性及其信息不确定性进行了分析,并提出了一种新的超声波传感器模型。该模型在均匀分布超声波模型的基础上,利用概率方法能准确描述声纳扇形范围之内的障碍物位置,通过仿真验证了该模型的有效性和实用性。     

基于单针三电极的动态血糖传感器研制

研制了一种基于单根空心微针的新型植入式葡萄糖传感器,用于对人体血糖变化趋势进行连续监测.单根空心微针由结构相同的两个沿轴向磨去半边的不锈钢针管通过绝缘胶粘结而成,其分别作为传感器的工作电极与辅助电极;参比电极是置于该微针通孔之中的Ag/AgCl细丝;葡萄糖氧化酶( GOD)置于针尖的通孔处.测试结果表明:传感器的线性范围为3~22 mmol/L,灵敏度为1. 11μA/mmol/L,响应时间为10 s,且具有较好的抗干扰性.     

感应式非接触角度传感器电磁耦合系统设计

感应式非接触角度传感器性能优良,日益得到广泛应用,其在植入式医疗器件状态监测领域的应用前景尤被看好.对作为感应式非接触角度传感器基础的电磁耦合系统进行设计研究.详细分析了感应式非接触角度传感器的基本测量原理,并基于该原理使用电磁场有限元分析软件Ansoft Maxwell 3D对其电磁耦合系统进行了仿真设计并制作了样机...     

Design and simulation of a thermo transfer type MEMS based micro flow sensor for arterial blood flow measurement

Thermo transfer type MEMS (Micro Electro Mechanical System) based micro flow sensing device have promising potential to solve the limitation of implantable arterial blood flow rate monitoring. The present paper emphasizes on modeling and simulation of MEMS based micro flow sensing device, which will be capable of implantable arterial blood flow rate measurement. It describes the basic design and model architecture of thermal type micro flow sensor. A pair of thin film micro heaters is designed through MEMS micro machining process and simulated using CoventorWare; a finite element based numerical code. A rectangular cross section micro channel has been modeled where in micro heater and thermal sensors are embedded using the same CoventorWare tools. Some promising and interesting results of thermal dissipation depending upon very small amount of flow rate through the micro channel are investigated. It is observed that measuring the variation of temperature difference between downstream and upstream, the variation of fluid flow rate in the micro channel can be measured. The numerical simulation results also shows that the temperature distribution profile of the heated surface depends upon microfluidic flow rate i.e. convective heat transfer is directly proportional to the microfluidic flow rate on the surface of the insulating membrane. The simplified analytical model of the thermo transfer type flow sensor is presented and verified by simulation results, which are very promising for application in arterial blood flow rate measuring in implantable micro devices for continuous monitoring of cardiac output.     

基于测距红外传感器的轮式迷宫机器人设计

本设计基于轮式迷宫机器人红外检测系统多采用5组或6组一体式红外接收传感器,无法进行测距,设计者使用了4组测距式红外传感器的轮式迷宫机器人。给出了电路设计、传感器布局、直行姿态调整以及快速过弯的方案。实验结果表明,该设计方案可行,轮式迷宫机器人工作稳定可靠,速度较快。     

电容式触觉阵列传感器原理与设计

触觉是构成智能机器人的核心技术--感觉技术的重要组成部分.电容式触觉传感器在智能机器人的设计中具有很高的实用价值.本文论述了电容式触觉阵列传感器的测量原理,给出了该传感器及其变送电路的设计,讨论了数据采集系统的结构.     

基于螺旋型铂铱合金电极的植入式葡萄糖生物传感器

采用螺旋型铂铱合金电极设计,旨在提高植入式葡萄糖生物传感器的葡萄糖氧化酶担载量并增大工作电极的电化学活性面积.以扫描电镜(SEM)观察聚氨酯(Polyurethane,PU)半透膜的形貌,采用循环伏安法(CV)和计时电流法(I-T)考察PU涂覆厚度、PU含量以及酶含量等参数对传感器电化学性能的影响,结果表明:所制备的螺旋型传感器灵敏度在20 nA/(mmol/L)~30 nA/(mmol/L),可在人体生理条件范围内线性检测(2 mmol/L~30 mmol/L)葡萄糖浓度,并且具有良好的重现性、稳定性和选择性,符合电极长期植入式需求,有望作为今后糖尿病患者血糖连续监测的关键器件.     

移动机器人的多传感器测距系统设计

在移动机器人的路径规划过程中,必须掌握障碍物的距离信息.基于超声波和红外传感器的测距原理,设计了一种移动机器人多传感器测距系统,可测量0～200 cm距离内存在的障碍物,测量误差小于1 %.采用超声波和红外2种传感器组成3组测距采集系统,采集机器人3个不同方位的障碍物信息,解决了单一传感器测距盲区的问题,并详细介绍了该系统的软件和硬件设计.