基于雪崩光电二极管阵列的化学发光测量系统设计

以开发便携式化学发光免疫分析仪为应用目标,进行了基于雪崩击穿光电二极管阵列（SiPM）化学发光测量系统软硬件平台的设计。系统采用ARM9为主处理器,负责数据分析、无线通信与人机交互界面功能的实现;采用FPGA控制高速A/D转换器进行信号采集和数据缓存;具体进行了各功能模块之间的接口设计。     

基于盖格-雪崩光电二极管的光子计数成像

考虑用传统的成像技术检测光生电荷信号时易受模数转换噪声干扰,本文提出了一种基于单光子灵敏雪崩光电二极管(GM-APD)的光子计数成像方法。该方法以单光子灵敏GM-APD作为探测单元,以全数字化方式实现微弱光学信号的有效检测。建立了GM-APD光子流响应模型,利用马尔科夫更新过程分析了光子探测盲区对GM-APD瞬态响应的影响,得到了GM-APD输出的数字脉冲频率与光子流密度之间的关联表达式。搭建了二维扫描成像实验验证装置,通过实验得到了不同密度光子流条件下的光子计数图像。采用标准化互信息量分析得到,在光子流密度为3.0×104count/s的条件下,该实验装置仍然可以实现可视成像;当光子流密度达到2.7×105 count/s时,标准化互信息量大于0.5;实现了在低光子流密度时采用光子计数方式对目标物体的有效成像。     

基于BCD工艺的塑料光纤通信光接收机

研究了光电探测器(PD)的结构、性能以及后续放大电路,实现了塑料光纤通信的高速单片集成光接收芯片。首先,根据工艺流程和参数,采用器件模拟软件对PD结构进行了建模,并对其光谱响应度和结电容进行了理论推导及仿真。基于Cadence/spectre软件和仿真得到的PD参数对由跨阻放大器、限幅放大器和输出缓冲电路组成的后续放大电路进行了协同设计。采用0.5μm BCD(Bipolar,CMOS and DMOS)工艺对单个PD以及PD和后续放大电路单片集成电路进行了流片、封装和测试。结果表明:PD的光谱响应曲线的峰值波长和仿真结果较一致,约为700nm,PD结构更适合短波长探测;PD的结电容随着反向电压的增大而减小,结电容越大,光接收芯片的带宽越小;对于650nm的入射光,在小于10-9的误码率条件下,光接收机的灵敏度为-14dBm;最后得到了150Mb/s速率的清晰眼图。实验结果显示,设计的高速单片集成光接收机可以应用于百兆速率光纤入户通信系统。     

纵向BCD工艺的设计与功率集成技术研究

随着功率集成电路对高集成度、低功耗等要求不断提高,越来越多的功率模块被集成到一块半导体芯片上,由此BCD工艺应运而生。BCD工艺是一种采用单片集成技术,将双极晶体管Bipolar、互补金属氧化物半导体CMOS逻辑电路以及大功率的双扩散金属氧化物半导体DMOS器件集成在一块芯片上,提高了功率系统的性能。但是由于现有BCD工艺中所集成的功率器件的电极都是从芯片表面引出,导致芯片面积增加、引入更多的寄生效应,并使得高压互连和热设计等问题表现得较为突出。为了解决现有BCD工艺存在的问题,并结合功率集成器件研发需求,通过对纵向功率MOS器件工艺和集成电路工艺的分析与整合,提出了一种纵向BCD工艺,能够同时实现电路和各种纵向结构功率MOS并兼容横向LDMOS器件的一体化集成,既可以从芯片背面引出纵向结构功率MOS漏极,又可以保证集成后的电路和功率器件的良好电气特性。基于该工艺通过仿真优化设计的集成化功率器件导通电阻≤1.5 mΩ·mm2,击穿电压为90 V,兼容的LDMOS器件工作电压也同步达到90 V,最大工作电流为2 A。     

精密光学编码器用的自扫描光电二极管阵列传感器

根据精密光学编码器的性能要求,设计和制造了一种具有16个像元的专用的自扫描光电二极管阵列(SSPA).通过分析SSPA的工作原理、设计和实验结果,表明此传感器能满足精密光学编码器的要求。     

高分辨SPI/TOFMS的研制及VOCs分子式确定

单光子能量10.6eV的真空紫外灯可电离大部分的挥发性有机物,生成分子离子,几乎无碎片,谱图简单。本文介绍了实验室自制的真空紫外灯单光子电离反射式飞行时间质谱仪的原理、仪器结构及初步结果。测试仪器分辨率超过4000(FWHM),质量精度优于6ppm。苯的检出限可至52ppbv。将仪器用于香烟烟气和聚氯乙烯(PVC)热解产物的检测。结果表明,单光子软电离源与高分辨质谱的结合,可直接用于复杂挥发性有机物(VOCs)分子式的确定。     

基于MBOM的工艺数据管理及集成技术研究

MBOM（制造物料清单）显示产品制造的层次关系、工艺路线、工艺装备、材料等,是反映产品制造信息的重要基础数据,也是ERP系统运行所需要的基础数据。针对企业产品制造过程中工艺数据不易提取以及组织和管理的问题,提出了一个框架,集成PDM、MPM（Manufacturing Process Management,制造过程管理）、ERP系统,实现完整的以MBOM为核心的工艺数据管理和制造过程管理。     

可探测1330nm和1550nm波长的硅光电二极管

美国《Laser Focus World》杂志报道，普通的硅光电二极管对1330nm和1550nm电信波长是不响应的。然而，美国哈佛大学研究人员开发的一种硅微结构加工工艺已使他们制备出了能够响应这些波长的硅光电二极管。     

光电式脉搏传感器及由其组成的血压仪的研制

人体脉搏和血压信号中包含着丰富的生理信息,是临床诊断的重要判据。本文介绍了光电式脉搏传感器的检测原理及其组成脉搏、血压检测仪的设计方案。采用集成式光敏元件和放大器芯片替代传统光敏器件进而实现对脉搏测量。而血压的测量采取较为普遍的KorotKoff原理测量法,利用压力传感器检测人体血压信号,并经过差分放大后,送至TC14433构成的数字血压表显示输出。该设计是光、机、电、计算机一体化测控技术的集中体现,是机电一体化产品改善人们生活和健康水平的代表。它的无创伤检测技术也是未来生物医学工程的重要发展方向。     

基于ZigBee技术的粮库监测系统的设计与实现

针对传统粮库监测系统存在的布线复杂、成本高等问题,设计了一种基于ZigBee技术的多传感器粮库监测系统设计方案。系统以CC2530为无线通信芯片,通过多种传感器采集环境参数,利用Z-Stack协议栈实现数据的无线传输。经串口实现与PC机的即时通信,开发上位机监控软件,实现对粮库环境数据的实时查看、数据分析及预测调度功能。经实际测试,该系统成本低、检测精度较高、无线通信稳定,满足了粮库的实际需求。     

Intelligent monitoring and diagnosis for modern mechanical equipment based on the integration of embedded technology and FBGS technology

The embedded technology as a technological fundament plays an important role in the intelligent monitoring and diagnosis for modern mechanical equipment (MME). The fiber Bragg grating sensor (FBGS) technology has been rapidly applied to most of the industrial and mechanical engineering fields in recent years. This paper focuses on the new principle and new method of intelligent monitoring and diagnosis system for MME based on the integration of embedded technology and FBGS technology. According to the principle of embedded technology, the embedded network and fieldbus gateway for the integration of monitoring and diagnosis system are investigated, and the embedded high-speed demodulation is studied. Based on FBGS, the new embedded sensor for online state monitoring of MME is introduced. Moreover, the embedded sensing signal processing and data transmission, which can meet the requirements of multi-parameter measurement, synchronous sampling and long-term intelligent monitoring for MME, are proposed. In addition, by integrating the FBGS technology and embedded technology, the embedded integration system of intelligent monitoring and diagnosis for MME is presented.     

一种基于厚膜工艺的高集成度FAIMS迁移管的研制

基于厚膜工艺,研制了一种集成有进样接口、气路接口、温控元件和离子源固定装置等外围功能模块的高集成度FAIMS迁移管,阐述了其结构特征和制作方法。为验证其性能,搭建了相应的FAIMS外围检测平台,以丙酮和甲苯为样品进行实验,得到了它们的FAIMS谱图,并与基于MEMS工艺的非集成FAIMS迁移管所测得的丙酮和甲苯的谱图比较,证明了高集成度迁移管在功耗、漏电流、气密性、灵敏度、分辨率和稳定性等方面的优异性能,说明高集成度迁移管适合作为小型化FAIMS独立检测系统的核心器件。     

基于PowerPC架构的嵌入式Linux系统开发和RAID技术

介绍了一个在PowerPC架构上建立嵌入式Linux操作系统并构建RAID数据存储的应用实例。首先介绍了Power-PC架构体系及处理器芯片MPC8379E的主要特征,然后在包含此芯片的开发板MPC8379ERDB上利用LTIB开发环境进行嵌入式Linux系统的开发,主要包括编译环境开发、目标系统配置、调试环境建立、内核裁减与移植及系统引导模块U-BOOT修改等。嵌入式系统开发完毕后。在此基础上进行数据存储及组建RAID硬盘阵列的研究和测试,最后对普通读写方式和RAID0读写方式进行了对比,证明了RAID技术的有效性。     

应用分数低阶循环相关估计单电磁矢量传感器的波达方向和极化参数

提出了一种在α和高斯混合噪声以及循环平稳干扰并存背景下基于分数低阶循环相关(FLOCC)联合估计单电磁矢量传感器波达方向(DOA)和极化参数的多重信号分类(MUSIC)方法。该方法利用信号的循环平稳特性,采用分数低阶循环相关函数抑制α和高斯混合噪声以及循环平稳干扰信号;然后利用MUSIC方法对单电磁矢量传感器的DOA和极化参数进行联合估计,并利用DOA参数与极化参数的相互独立性,将传统MUSIC方法的四维搜索简化为两次二维搜索,从而有效地减少该算法的计算量。对所提算法与基于分数低阶矩的MUSIC算法进行了实验对比。结果显示:提出的方法可充分地抑制与待测信号循环频率相异的任意循环平稳干扰信号;在α和高斯混合信噪比为0dB,信干比为3dB时,估计得到的DOA和极化参数的均方根误差分别为0.3°和0.7°,明显优于基于分数低阶矩的MUSIC方法。