集成式微型智能传感器的研究与思考

阐述了集成式微型智能传感器的设计原理、制造技术和发展方向,分析了集成式微型智能传感器的研究热点,提出了我国集成式微型智能传感器技术的发展思路。     

中国MEMS的研究与开发进程

微机电系统（Micro Electro Mechanical Systems)是80年代发展起来的新兴交叉学科，其系统包括能源、微驱动器、微执行器、微传感器、微控制器以及与外界的接口等。由于该系统能够实现各类产品的微型化、集成化与便携化，因而在天上、地面和海洋的诸多领域有广泛的应用与产业前景。本文概括地介绍微机电系统学科的重大意义，13年来中国MEMS研发的总体概况，以及关注的热点。     

用于生物化学样品分离检测的基于阵列电极的芯片系统

提出一种集成了检测电极的基于线性阵列电极的微流体芯片,及以此芯片为基础所构建的控制检测系统.系统采用电化学检测手段,用基于单片机的测量模块实现阻抗检测功能,试图以此代替专用的阻抗分析仪,从而真正实现微流体分离检测的微型化.     

浅谈数字化称重传感器的零点温度补偿技术(接2004年第6期)

数字化称重传感器在软、硬件技术上采用当今国际最先进的零点温度自动跟踪补偿技术，而且集成化、微型化、智能化、多功能化的数字称重显示与键盘部分取代了传统的称重显示器，数字调试方式更快速、更准确，功能更完善。     

气体传感器阵列的研究

阐述了用ＢＰ算法处理阵列式气体传感器信号的方法。实验结果证明,神经网络方法具有非线性逼近能力强、识别率较高等特点,是实现智能化检测的很有前途的方法。     

基于视觉传感器的在线检测CAN控制网络

本文提出用视觉传感器进行大尺寸无缝钢管直线度在线检测的方法,研究了CAN总线在视觉检测系统中的应用.介绍了控制网络的拓扑结构、物理层构成、通讯协议、软件实现。本检测系统已投入实际应用。     

CFD在生物反应器结构优化改进上的应用

降低微藻生物质积累成本是解决微藻生物柴油技术产业化发展的关键技术之一。气浮开发式跑道池光生物反应器是最具被运用于大规模培养潜力的反应器之一。文中借助计算流体动力学(CFD)对影响微藻生物质积累的反应器结构和尺寸进行优化改进,研究了进气口位置设计和添加导流板结构对反应器流场分布的影响。模拟计算结果表明:添加导流板结构和将进气口位置对称设置在反应器长度方向的拐弯处都能较好地改善反应器流场分布,提高平均速度,降低死去比例,有助于微藻生物质积累;添加导流板的平均速度比无导流板时提高了14.6%,死区比例为无导流板时的5.7%。     

基于传感器阵列的机械故障声源定位系统

传统的机械故障诊断系统需要在被监测本体上安装传感器,只能定点定性监测,无法大范围监测,且可移植性差、智能性弱。针对此问题设计了基于四元声学传感器阵列的故障声源定位系统,能实现故障声源的识别及定位。首先,通过声学传感器采集机械设备运行过程中的声音信号,提取其Mel频率倒谱系数。然后,经BP神经网络对声音信号进行识别判断,若为故障声则采用广义互相关算法计算其时间延迟,进行定位。利用该系统对台式钻床空转、正常、磨损、崩刃四种工况进行识别定位测试,实验结果表明,该系统的工况识别准确率可达到89%,故障声源定位精度误差在6cm以内,具有较好的故障声源识别及定位功能。     

基于气体传感器阵列的混合气体定量分析

优选CO和H2气体敏感的半导体气体传感器组成阵列，建立实时数据采集系统，结合BP神经网络模式识别技术，实现了混合气体组分的定量分析。讨论了不同响应时间下的阵列输出值、不同的数据预处理算法及不同的神经网络结构等主要影响因素对网络输出结果的影响。结果表明，采用RRD预处理算法对3min响应时间下的阵列输出值进行处理，再输入到有12个隐层神经元数的3层BP神经网络进行训练，预测的效果最好。该处理模式能较准确地完成CO和H2混合气体组分的定量分析。     

基于单壁碳纳米管阵列的力敏传感器

利用传统的硅微加工技术,在硅片上制作出平行的微电极对,然后对硅片进行深刻蚀穿通,在微电极对之间获得长方形的贯通缝.接着利用大气流定向式的化学气相沉积方法在带有贯通缝与微电极的硅片上生长出超长单壁碳纳米管阵列,使单壁碳纳米管阵列较整齐地悬于平行电极对之间,待将生长有纳米管的硅片粘在聚氯乙稀薄板上之后,再用激光技术切除掉贯通缝的连接部分,使作用于聚氯乙稀薄板上的力能够直接传递到单壁碳纳米管阵列.引出导线,完成此微纳力敏传感器件的制作.随后主要开展悬空单壁碳纳米管阵列应变传感方面的研究,获得了较高的压阻因子与线性度.结果表明这种制作方法具有过程简单、成本低等特点,为基于碳纳米管的微纳传感器件的制作提供新的思路.     

用于六自由度纳米微动台的位移传感器研制

为测量六自由度纳米微动台的运动,研制了基于光纤微弯原理的位移传感器。设计了新颖的光纤微弯调制结构,利用补偿光纤消除了光源波动对测量精度的影响。实验证明位移传感器的测量精度为±0.048μm,位移分辨率为10 nm,显著优于同原理的其他位移传感器。     

网络化制造资源集成研究

对网络化制造资源集成的内涵以及其与传统资源集成进行了比较研究。对网络化制造资源集成进行了系统研究；从层次分析的角度建立了网络化制造资源集成框架；对制造资源进行描述，提出了制造资源信息建模方法；给出了制造资源集成宏观数学模型并对其进行分析，提出提升制造资源集成系统的核心能力应采取的宏观措施。     

基于光纤光栅温度传感器的BP-PID选择性激光烧结温度控制系统

为消除选择性激光烧结系统中温度调控纯滞后系统的超调,提高温度控制的灵活性与准确性,文中设计了一种基于光纤光栅温度传感器的BP-PID的选择性激光烧结温度控制系统.在硬件上使用光纤对温度变化进行精密测量,利用BP神经网络改进PID算法,提高控制系统的稳定性.给出基于光纤光栅阵列的温度监控系统模型,通过BP-PID算法迅速...     

基于摩擦学的沙尘环境的研究

针对现代机械产品在沙尘环境中的适应性问题 ,提出了基于摩擦学的沙尘环境分析法 ,并应用此方法进行了实验 ,采用干沉积法收集了西安市 4～ 6月份室外日常降尘以及一次沙尘暴降尘 ;使用感量为 0 1mg的电子天平测量了降尘的沉积通量 ,并用 2 0 0×的FMIII型铁谱显微镜分析了降尘粒子的特征粒径 (粒子二维投影图中的短径 )和形状不规则度 (粒子二维投影图中的长径与短径的比值 )。沉积通量分析的结果表明 :非沙尘暴期间平均沉积通量为 0 5 15 g·m-2 ·day-1,在沙尘暴期间出现最高值 (1 33g·m-2 ·day-1)。降尘粒子的分析结果表明 :不同降尘 (非沙尘暴降尘和沙尘暴降尘 )的特征粒径的平均值在 17μm左右波动 ,90 %的粒子的特征粒径小于 30 μm ;形状不规则度小于 1 5的粒子占 5 0 %～ 6 0 % ,小于 2的占 80 %以上 ,小于 3的占 90 %以上。     

基于CAN总线的网络传感器的研究与实现

针对未来传感器的发展方向，在介绍了网络传感器接口标准IEEEl451.2的基础上，结合STIM的设计思想以及CAN总线的技术特点，以ADuC812单片机为核心控制器，提出一种基于CAN总线的网络传感器的设计思想，针对网络传感器节点提出一种在线编程的设计方法，即在线修改电子数据表单(TEDS)中描述的传感器的生产厂家、日期、校准参数等传感器属性的技术方法，并详细介绍了网络传感器的硬件结构、数字通讯接口以及TEDS设计思想和通讯数据格式。     

基于模糊控制的多电机同步控制

以实现轧钢生产机组多电机同步控制为目标,设计了一个基于模糊PID控制算法的多电机同步控制系统.根据具体需要,舍弃了现场总线,提高了系统响应速度;通过控制变频器控制端子上输入电压的大小来调频调速,提高了系统的稳定性;最终实现了多电机的同步控制.     

遗传优化算法在多级联合库存优化求解中的应用

对多级联合库存系统建立了数学模型，并采用一种变适应度函数的遗传算法进行求解，通过算法寻优，最终获得模型的满意解。算法对库存级数有很好的伸缩性，库存级数的增加不会导致算法的复杂度增加。试验结果证明了该方法求解多级库存优化问题的可行性。     

分布式设计环境下的产品数据合成技术

为了实现企业动态联盟运行模式下的分布式产品数据管理，采用了在盟主企业建立中心库、在各联盟企业建立次级库的分层产品数据存储策略，定义了中心库和次级库中的动态产品数据的主要组成；实例分析了产品数据合成过程中的关键文件的主要格式、属性及属性含义；以该文件为产品结构化元数据的中性标准文件，以主－辅服务器并行协同方式为产品数据合成过程中的主要工作模式，以FTP为文件传输协议，建立了异地分布式环境下的产品数据合成方法；分析了产品数据合成过程中的主要冲突类型和相应的冲突消解策略。以某航空动态联盟为应用背景，对相关技术进行了应用验证。     

基于声波传感器的炉内温度测量方法研究

用具有强抗干扰能力的互相关测量技术，研制了一套基于声波传感器的炉内温度测量系统。在室温模拟环境下，对主要影响温度测量精度的炉内声波飞行时间的测量进行了实验研究。结果表明：该测量系统所采用的声源合理，互相关函数峰值明显，声波飞行时间测量准确，抗干扰能力强，能较准确测量声波路径上气体介质的平均温度，是一种很有前途的炉内温度测量方法。     

基于Multi-Agent理论的复杂过程控制系统

Multi—Agent理论是分布式人工智能理论的一个重要组成部分,近年来得到迅速的发展。本文从工业过程控制生产发展的需要出发,提出了建立基于Multi—Agent理论的复杂过程控制系统的命题。文中简要定义了基于Multi—Agent理论的复杂过程控制系统,阐明了命题的必要性与可行性,并以较常见的复杂多输人多输出系统为例,尝试构建了基于Multi—Agent的自适应多输人多输出控制系统。