高速大容量气溶胶粒子分类计数存储器的设计

为实现气溶胶颗粒物的空气动力学粒径及其光学粒径的同时测量,对颗粒物按粒径大小进行分类计数,利用电子学多道存储技术,结合大规模可编程逻辑电路和高速大容量双端口内存芯片,设计了一种高速大容量粒子分类计数存储器。该存储器实现了单一脉冲计数器与特征信号分类计数器的有机结合,其存储容量高达65535道,每道可计数65535个,操作速度可达15ns;而且线路简单,整个电子学多道电路只需要两片MACH435和两片IDT7009芯片。用设计的存储器对空气中空气动力学粒径为0.5～20μm的气溶胶颗粒物进行计数,得到了颗粒物的粒谱分布。该存储器已应用于本研究所自行研发的空气动力学粒谱仪,完全满足仪器连续、实时、在线监测时对存储速度和容量的要求。     

基于FPGA的单粒子气溶胶质谱时序控制系统

在单粒子气溶胶的粒径分布和化学组分实时分析的激光质谱系统中，应用现场可编程门阵列技术，讨论了高速数字电路中的精确定时问题，并研制了一套测量系统，对实际大气中气溶胶粒子进行粒径大小的统计分布和质谱的测定。     

基于双口RAM的高速大容量气溶胶空气动力学粒径信息提取

在气溶胶空气动力学粒谱仪系统研制中,为了满足高速、实时采集和存储大量信息的需要,提出了利用双口RAM内存芯片CY7C028作为数据共享存储器,给出双口RAM与CPLD和单片机之间的硬件接口电路和软件流程,实现CPLD和单片机之间的高速大容量通信,有效地提取了气溶胶粒子空气动力学粒径信息。该存储器容量高达32768道,每道可计数65535个粒子,操作速度在ns量级。该存储器已成功应用于空气动力学粒谱仪,完全满足仪器连续、实时、在线监测时对存储速度和容量的要求,工作稳定可靠。     

车载生物气溶胶质谱仪用小型化双极质量分析器的设计

生物气溶胶是大气中一类特殊的气溶胶,实时检测与识别生物气溶胶是实现生物预警预报的前提。小型车载生物气溶胶质谱仪对双极飞行时间(TOF)质量分析器的设计提出了要求。本研究基于指数脉冲延时引出技术开展小型TOF设计,结合SIMION 2020软件,模拟了速度分散为峰值800 m/s的高斯分布,空间分散0.3 mm情况下的粒子飞行轨迹。采用粒子群优化算法(PSO)自动优化TOF多组电极电压以及延迟时间。在130 ns延迟时间下,即使是极限的空间分散和能量分散也能实现全质量范围内的分辨率超过500,不同颗粒之间的质量偏差可控制在0.4 u以内。对比模拟分析了方波脉冲延时引出和指数脉冲延时引出对单个颗粒形成离子的分辨率影响,结果表明,指数脉冲延时引出在全质量范围内的分辨率显著优于方波脉冲。实验模拟了在颗粒处于光斑中心以及光斑偏左和偏右0.15 mm的极限情况下,颗粒电离位置对质谱分辨率的影响,结果表明,分辨率存在差异,但仍优于500。通过实际检测黑炭颗粒,小型TOF在全质量范围内可获得500以上的分辨率,能够满足车载生物气溶胶质谱仪的分辨率要求。虽然小型TOF的飞行长度为SPAMS 0525的6...     

咪唑类物质的气溶胶飞行时间质谱研究

使用气溶胶激光飞行时间质谱（AL-TOF MS）和基于同步辐射光源的热解吸/可调谐真空紫外飞行时间光电离气溶胶质谱（TD-VUV-TOF-PIA MS）对7种咪唑类物质（咪唑、咪唑-2-甲醛、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑、1-乙基咪唑、2-乙基咪唑、1-正丁基咪唑）进行分析,获得了每种样品在2种不同电离方式下的指纹图谱。前者主要获得这些样品物质的碎片峰信息,后者则主要获得含有完整母体峰的质谱信息。用上述标准样品的指纹图谱对乙二醛-硫酸铵溶液喷雾产生二次有机气溶胶（SOA）的质谱进行识别。通过咪唑样品的AL-TOF MS特征峰组合,可以解析出乙二醛与硫酸铵经水相反应生成咪唑类物质。由TD-VUV-TOF-PIA MS获得的咪唑样品在不同光子能量下的质谱特征,可以确认上述水相反应生成的咪唑类物质中含有咪唑与咪唑-2-甲醛。这两种方法互为补充,可为准确评估SOA水相形成贡献,以及完善气溶胶模式模拟提供数据支持。     

气溶胶飞行时间质谱仪单颗粒质谱偏移问题及其纠正算法

在单颗粒气溶胶质谱分析中,不同颗粒质谱图之间发生质谱偏移,谱峰质量数难以准确测定的现象已经被多次观察到。这种现象的存在使得应用单一的校准参数校准质谱图时,产生质谱峰辨认的不确定性。不同颗粒质谱图之间最大的偏移取决于电离激光光斑的大小。当校准参数不准确时,某质谱峰偏离正确m/z值的大小与该质谱峰的质量数呈线性相关。从理论上证明了这种偏移产生于颗粒物在激光光斑内电离位置的不同。为解决单一校准参数带来的不可避免的误差,提出了一种可编程的算法来自动找出每个颗粒物质谱的最优校准参数,以实现单颗粒质谱图的准确的质量校准。     

单光子计数系统的设计与实现

单光子计数方法利用弱光照射下光子探测器输出电信号自然离散的特点,采用脉冲甄别技术和数字计数技术把极其弱的信号识别并提取出来。现代单光子计数技术具有信噪比高、抗漂移性好、时间稳定性好、便于计算机进行分析处理等优点,在高技术领域占有重要地位,它已经成为各发达国家光电子学界重点研究的课题之一。为了深入地讨论和分析单光子计数系统,本文首先介绍了单光子计数系统的工作原理,给出了具体硬件电路的设计方案,并对由于脉冲堆积效应造成的系统误差进行了分析。设计表明,该系统各项参数基本达到设计要求,可以用于一般用途的光子计数式微弱信号测量。     

在线测量气溶胶大小和化学组分的质谱技术与应用

介绍了在线连续监测大气单粒子气溶胶的粒径和化学组分的飞行时间质谱仪。本装置采用喷嘴加两个skimmer构成的差分真空进样,双光束空气动力学测量技术,激光解吸附电离和双极飞行时间质谱技术。利用这套装置对室内外的空气进行了实际的测量,该技术可以在线测量气溶胶的粒径分布,并同时对气溶胶的化学组分进行实时监测。     

基于FPGA的高速大容量数据缓存单元设计

针对目前信息技术快速发展,需要更快的数据传输与处理能力的现状,对现存的一些产品中应用的FP GA外挂DDR3的存储技术进行了改进与优化,该设计采用2片DDR3存储器进行缓存,每片DDR3存储器作为一个独立的通道,当外部数据输入到系统中时,通过FP GA的逻辑控制,可将外部多通道采集的数据进行分通道存储,然后对每个通道数...     

实时在线单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪的研制

针对大气气溶胶单颗粒粒径及成分同时检测的要求,自行研制了一台实时在线单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪,并对仪器各部分的原理和结构进行了描述。用实验室产生的标准气溶胶粒子对仪器进行粒径和质量数校正,同时考察激光能量对邻苯二甲酸二辛脂(DOP)气溶胶颗粒的打击效率及其谱图的影响。室内气溶胶颗粒采样证明了该仪器具有较高的同位素测量精度及质量分辨率。     

Aerosol laser time-of-flight mass spectrometer for the on-line measurement of secondary organic aerosol in smog chamber

An aerosol laser time of flight mass spectrometer (ALTOFMS) that can be used for real-time measurement of the size and composition of individual aerosol particles has been designed and utilized to provide on-line measurement of secondary organic aerosol (SOA) particles resulted from Cl-initiated oxidation of toluene in smog chamber. Both the size and chemical compositions of individual aerosol particles were obtained in real-time. According to a large number of single aerosol diameters and mass spectra, the size distribution and chemical composition of aerosol were determined statistically. Experimental results indicate that aerosol particles produced from Cl-initiated oxidation of toluene were predominantly in the form of PM 2.5 particles, and nine positive laser desorption/ionization mass spectra peaks: m/z 18, 29, 30, 44, 46, 52, 65, 77, and 94 may come from the fragment ions of the products of the SOA: aromatic aldehydes, aromatic acids, phenolic compounds, and nitrogenated organic compounds. These results were in good agreement with those ones from previous Cl-initiated oxidation of toluene. These were demonstrated that ALTOFMS is a useful tool to reveal the formation and transformation processes of SOA particles in smog chamber.     

一种全自动硬币分离计数装置的设计

设计一种全自动硬币分离装置,该装置实现硬币的分离、整理、包装和计数,解决了大量硬币的清点问题。通过筛筒,实现1元、5角、1角硬币的成功分离;通过整理仓,实现硬币的归类和整理,并且按照数量进行包装;通过计数筒,实现硬币的清点。     

Removal of submicron aerosol particles and bioaerosols using carbon fiber ionizer assisted fibrous medium filter media

This paper reports the installation of a carbon fiber ionizer in front of a fibrous medium filter to enhance the removal of submicron aerosol particles and bioaerosols. Test particles (KCl) were classified with a size range of 50–600 nm using a differential mobility analyzer (DMA). The number concentration of the test particles was measured using a condensation particle counter (CPC). The average charge per particle was estimated by current measurements using an aerosol electrometer. At the face velocity of 0.5 m/s, the particle removal efficiency was 31.4% (for d_p=100 nm) when the ionizers were not operating but increased to 35.7% and 46.9% at 1.6×10¹¹ions/s and 6.4×10¹²ions/s with the ionizers, respectively. For the antibacterial tests, the test bioaerosols (E. coli) were aerosolized using a nebulizer and were deposited on the filter media for 5 minutes. After the deposited bioaerosols were exposed to unipolar air ions, they were incubated for 12 hours. The survival efficiency of E. coli was measured using a colony counting method. The survival fractions of E. coli exposed to positive air ions for 1, 5 and 10 minutes were 61.7%, 45.4% and 25.2%, respectively. This paper was presented at the 7th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference, Sapporo, Japan, October 2008. Jungho Hwang received his B.S. and M.S. degree in Department of Mechanical Engineering from Seoul National University, South Korea, in 1983 and 1985, respectively. He received his Ph.D. degree from UC Berkeley in 1991. Dr. Hwang is currently a Professor at the School of Mechanical Engineering at Yonsei University in Seoul, Korea. Dr. Hwang’s research interests include aerosols, air cleaning and thermal environmental engineering.     

高速信号采集系统设计及信号完整性分析(英文)

本装置根据实测弹丸的初速度和敌机飞行高度及航速、航向对引信的起爆时间进行证测试。针对中高速信号进行采集的特殊要求,通过对被测信号的特性分析,结合系统的实际情况从芯片选择、传输方式、信号处理以及后期的PCB设计制作等进行分析。对每个过程中可能出现的影响信号完整性和精准性的干扰提出相应的预防措施,对系统PCB中部分关键网络进行仿真,制定器件的布局布线约束。实验验证本测量装置可达到精准测量、无丢失数据。     

FPGA-based High-precision Measurement Algorithm for the Ultrasonic Echo Time of Flight

Based on the evaluation of advantages and disadvantages of high-precision digital time interval measuring algorithms, and combined with the principle of the typical time-difference ultrasonic flow measurement,the requirements far the measurement of echo time of flight put forward by the ultrasonic flow measurement are an-alyzed.A new high-precision time interval measurement algorithm is presented, which combines the pulse counting method with the phase delay interpolation. The pulse counting method is used to ensure a large dynamic measuring range, and a double-edge triggering counter is designed to improve the accuracy and reduce the counting quantiza-tion error.The phase delay interpolation is used to reduce the quanti-zation error of pulse counting for further improving the time measure-ment resolution.Test data show that the system for the measurement of the ultrasonic echo time of flight based on this algorithm and im-plemented on an Field Programmable Gate Array(FPGA) needs a rel-atively short time for measurement,and has a measurement error of less than 105 ps.     

飞行模拟器转速表仿真器设计

在分析转速表的工作特点基础上,提出了采用控制模块代替原装传感器,直接驱动实装指示器的转速表仿真器设计方案.利用基于CAN总线的单片机控制技术和MAX505DAC,实现了控制模块与仪表控制系统的通信及三相正弦交流信号的产生方法.实践证明,该仿真器扩展灵活,具有通用性和实用性等特点.     

低速Ad Hoc网络多信道接入协议研究与设计

针对每个终端仅配置一套无线信号收发装置、信道传输速率较低（1-10kbit/s）、可划分成多个不相重叠的子信道的情况下组建Ad Hoc网络的需求,提出了一种基于多信道改进的MACA-BI协议——RIMA-MC（Receiver Initiated Multiple Access basedon multiple Channels）。在充分借鉴本领域内现有研究成果的基础上,该协议试图通过减少控制开销、增加信道的空间复用度等方法提高低速Ad Hoc网络的吞吐量。最后,利用计算机仿真证明了这一协议在一定条件下对提高网络的吞吐量确实有所帮助。     

辉光放电飞行时间质谱仪离子光学系统的改进及其性能的初步测试

本文介绍一种经过改进的离子光学系统，并用于垂直引出式辉光放电飞行时间质谱仪。初步研究了它的性能，包括吸引锥、透镜、直流四极杆、狭缝电位变化时对仪器灵敏度与分辨率的影响，并检测了黄铜样品谱图。结果表明，该系统不仅能有效地提高离子的传输效率，提高灵敏度，而且能减少高手的空间分散，改善分辨本领，同时对于质谱仪的真空系统性能的提高也有很大的作用。     

多模式自动化存取系统存储货位分配算法研究

针对多模式自动化存取系统的物资存储和上下架作业特点,讨论了物资入库上架的作业规则和流程,以物资下架出库作业效率为优化指标进行了入库上架过程的托盘物资存储货位分配。为适应密集存储作业特点,系统通过"制定货道分配计划→动态确定存储货道→穿梭板运送托盘物资进货位"3个步骤完成托盘物资存储货位分配和入库上架作业。在制定货道分配计划时,采用物资下架出库作业时间作为每条货道的下架出库作业效率评价指标,结合物资出入库周转频率求解最优货道分配计划,从而在不改变货架内原有托盘物资存储位置的条件下使制定的货位分配策略和物资存储方案达到最优。     

机场航班信息系统的设计应用

本文全面解析了自主开发的航班信息系统的结构及实现方法,对控制软件的业务逻辑、版面设计和程序设计进行了详尽阐述,调试问题也进行了重点提示,系统综合集成了数据库、软件设计和多媒体电视等方面技术,经实际运行证明,系统稳定可靠,具有一定容错性,较好满足机场旅客和运行用户需求,同时该技术也可较易移植到其它领域。