声表面波温度传感器抗干扰技术研究

目的设计一种声表面波(SAW)温度传感器抗干扰技术,以提高温度测量的稳定性。方法分析SAW谐振器(SAWR)回波特性,建立SAWR回波信号熵能量模型,发现SAWR回波信号的衰减过程与熵能量的上升过程对应。当回波信号达到噪声水平时,熵能量的单调上升过程消失。为了抑制正弦干扰设计一种改进型自相关算法,利用该算法对信号进行去噪的同时使谐振器回波信号的衰减特性和正弦干扰的等幅特性得到保持。结果根据模拟仿真结果设置了SAWR回波信号的检测阈值(V_(thre)=1),并对该阈值进行了蒙特卡罗仿真实验。仿真结果表明,当信号信噪比大于4dB时,SAWR回波信号的检测率达到86%,而正弦干扰误检率小于0.5%。最后应用该算法对实际的正弦信号和SAWR回波信号进行了检测,得到的误检率接近于0。结论实验结果显示,所设计的算法可以用作声表面波温度传感器的抗干扰技术。     

声表面波标签的相参阅读器设计

现有与声表面波标签匹配的阅读器通常采用非相参的超外差结构,并通过开关截断以产生激励脉冲信号。由于开关闭合时刻和本振信号初相位的随机性,该方案所测回波相位为一个不确定的值,无法与距离等待测量建立函数关系。本文设计了一种相参阅读器,在发射链路使用功分器将信号源产生的信号分为两路同相信号,并把其中一路引入接收链路的下混频器作为本振信号,由此可使回波相位为一确定值。实际制作了阅读器电路,测试了发射、接收链路,并结合声表面波标签进行了实验,通过与矢量网络分析仪测量结果对比,表明了该阅读器的有效性。     

硅酸镓镧单晶材料的声表面波标签研究

声表面波射频识别标签在射频标签领域获得广泛关注,其中对标签基底材料的研究也成了研究热点。文章旨在研究使用硅酸镓镧单晶材料为压电基底的声表面波标签的标签特性。对使用硅酸镓镧单晶材料为压电基底的声表面波标签进行频域和时域分析,并结合有限元分析方法,对标签的特征频率、叉指换能器(Interdigital Transducer, IDT)的反射系数、叉指电极金属化比、金属电极厚度以及标签回波特性进行研究分析,提取了耦合模COM(Coupled-mode)模型参数。分析结果表明了压电效应是声表面波的谐振与反谐振频率存在的根源,验证了脉冲幅度编码方式,并为使用硅酸镓镧材料作为压电基底的声表面波标签的制作提供了仿真实验依据。     

基于可见光强度的室内定位技术研究

目的:欲提出一种基于接收信号强度检测的可见光室内定位技术。方法:由四个LED光源发出信号光,被待定位设备上的光探测器接收。利用带通滤波和傅里叶变换,降低噪声并提取源信号。采用三边法估算位置坐标,确定待定位设备的位置。结果:实验结果表明,RSSI可见光定位的误差在5 cm以内。结论:本技术有效提高了定位精度,具有实际应用意义。     

基于ADS半物理平台的声表面波标签测试

提出了一种基于ADS半物理平台的声表面波标签测试方法。采用矢量网络分析仪实际测试声表面波标签实物的S参数,在ADS软件中构建标签的物理抽象模型,并虚拟构建标签激励信号,利用ADS瞬态仿真功能获得标签回波信号,再采用MATLAB对回波进行数字正交解调,从而客观准确地测量标签各反射栅的时延、相位。最后通过搭建的半物理平台对声表面波标签进行了测试,表明了ADS半物理平台的有效性。     

用于包装物管理的无源声表面波标签设计

目的针对声表面波相位编码标签中不同位置反射栅的回波能量不一致,易受噪声干扰、误解调等问题,设计一种回波脉冲能量一致性高的声表面波标签模型,以降低误码率。方法基于耦合模理论并利用COMSOL有限元仿真软件建立反射栅膜厚、膜宽与反射栅反射率之间的关系;根据最优原则优化设计反射栅的结构参数,降低插入损耗,提高声表面波回波信号能量的一致性。结果通过仿真分析得出,当反射栅的厚度为530 nm、宽度为0.23λ时,反射栅的反射率达到最大值;优化反射栅结构得到回波一致性较好的标签,其4条反射栅的厚度均为640 nm;当宽度分别为0.245p、0.27p、0.32p、0.46p时,回波的最大幅值误差为2.02%。通过数字正交解调方法提取了回波脉冲幅值一致性调整前后的标签相位信息,结果证明经过回波脉冲幅值一致性调整后,可以正确地恢复标签的相位信息。结论设计的SAW标签模型可提高标签的抗干扰性和编码容量。     

基于声表面波传感技术的微液滴检测方法

为了提高声表面波(SAW)技术用于微液滴体积测量的精度,提出了一种差分面积拟合法.根据声表面波信号的特点分析了差分面积拟合法的合理性,在自行研制的声表面波液滴体积检测系统上对该方法的应用进行了验证.采用两种黏性不同的微液滴,分别为5～9μL的微水滴和微油滴进行了测量.对测得的信号分别采用曲线峰值法和差分面积拟合法与微液滴大小进行回归.实验结果表明,采用差分面积拟合法进行回归得到的模型的相关系数相比采用峰值法提高了4%以上,同时对两种微液滴的预测均方根误差(RMSEP)减小了37%以上,从而证明了该方法的有效性.     

基于机器学习的声表面波温度传感器快速优化设计

目的 为提高声表面波谐振器(SAWR)性能,制造高性能声表面波(SAW)温度传感器。方法 通过FEM/BEM理论,建立SAW温度传感器精确仿真优化模型,基于此模型对敏感基片的欧拉角进行大步长优化;同时,结合仿真数据并利用多项式回归模型对敏感基片的欧拉角进行小步长快速优化。结果 文中提出的FEM/BEM仿真模型与机器学习相结合优化设计方法不仅能够实现SAWR的精确模拟,而且可大幅提高优化效率。优化结果与实际器件的中心频率相对误差为0.4%,Q值相对误差为1.2%。文中提出的FEM/BEM仿真模型与机器学习相结合优化设计方法与纯FEM/BEM方法相比,单个切型计算速度提高了2 000多倍。结论 所设计的优化系统可用于谐振器敏感基片切型的快速优化设计,可缩短高性能SAW温度传感器的开发周期。     

基于COMSOL的声表面波器件仿真

声表面波器件在通信、传感、射频识别等领域有着广泛的应用.以有限元方法为基础,利用有限元软件COMSOL对声表面波器件进行了仿真.从器件的模型建立入手,按由浅入深的顺序对无电极压电基片、压电基片表面沉积叉指换能器、叉指换能器表面溅射薄膜、薄膜上负载液体的4种结构进行了仿真分析.仿真研究表明:叉指换能器的电极效应会产生正、反特征频率,并且两种频率都随着叉指电极的敷金比与高度增加而向低频偏移;薄膜厚度的增加同样会导致器件频率向低频变化;当器件负载液体用于液体密度检测时,可通过器件频率变化对液体密度的灵敏程度来对薄膜厚度进行优化.其研究结果可以为声表面波器件的设计制作提供依据.     

Position Vectors Based Efficient Indoor Positioning System

With the advent and advancements in the wireless technologies, Wi-Fi fingerprinting-based Indoor Positioning System (IPS) has become one of the most promising solutions for localization in indoor environments. Unlike the outdoor environment, the lack of line-of-sight propagation in an indoor environment keeps the interest of the researchers to develop efficient and precise positioning systems that can later be incorporated in numerous applications involving Internet of Things (IoTs) and green computing. In this paper, we have proposed a technique that combines the capabilities of multiple algorithms to overcome the complexities experienced indoors. Initially, in the database development phase, Motley Kennan propagation model is used with Hough transformation to classify, detect, and assign different attenuation factors related to the types of walls. Furthermore, important parameters for system accuracy, such as, placement and geometry of Access Points (APs) in the coverage area are also considered. New algorithm for deployment of an additional AP to an already existing infrastructure is proposed by using Genetic Algorithm (GA) coupled with Enhanced Dilution of Precision (EDOP). Moreover, classification algorithm based on k-Nearest Neighbors (k-NN) is used to find the position of a stationary or mobile user inside the given coverage area. For k-NN to provide low localization error and reduced space dimensionality, three APs are required to be selected optimally. In this paper, we have suggested an idea to select APs based on Position Vectors (PV) as an input to the localization algorithm. Deducing from our comprehensive investigations, it is revealed that the accuracy of indoor positioning system using the proposed technique unblemished the existing solutions with significant improvements.     

基于声阵列技术的车辆通过噪声室内测量方法

基于声阵列技术开展车辆通过噪声室内实验研究,建立声阵列信号合成算法,针对通过噪声室内外测试过程中车辆运行状态不一致问题,提出通过改变滑行实验速度范围,获取正确的底盘测功机加载参数,确保通过噪声室内测试时车辆运行状态与室外一致,最终实现通过噪声室内测试结果与通过噪声室外测试结果之间的误差控制在±1dB以内。     

基于表面超声波无损评价激光熔覆层厚度的实验研究

针对目前激光熔覆层厚度无损评价的重要性,本工作结合表面超声波在介质中的传播特性对其进行测量,并在互相关函数基础上对熔覆层厚度进行了表征和评价。结果表明:随着激光熔覆层厚度的增加,表面超声波在其中的传播速率逐渐变小,在互相关函数计算微小时间差的基础上,建立了可用于评价激光熔覆层厚度的厚度-时间差关系曲线,并采用三次多项式对其进行拟合,进而得到可用于评价激光熔覆层厚度的拟合公式。最后采用不同厚度的激光熔覆层试样对拟合结果进行了验证,并同时对影响计算结果的因素进行了分析。结果表明:采用该方法对激光熔覆层厚度进行评价是可行的。     

基于KFCM-LMC-LSSVM算法的WLAN室内定位方法

针对WLAN室内定位采集指纹点工作量大且定位精度不高的问题,提出一种基于核模糊C均值聚类(kernelized fuzzy C-means,KFCM)、低秩矩阵填充(low-rank matrix completion,LMC)及最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)的室内定位算法。首先将指纹点利用KFCM算法进行聚类,使待测点定位到一个区域内。在该区域里运用LMC理论,重构出具有高密度指纹点的指纹库。最后利用LSSVM定位出待测点的物理位置。实验结果表明,采用KFCM-LMC-LSSVM算法不仅减少了构建指纹库的工作量,而且提高了定位精度。     

声表面波器件的研究进展

声表面波器件作为一种新型的电子器件,近年来引起了人们极大的关注,在科学研究领域有了较大的进展,在现代无线通讯领域的应用范围日趋广泛.本文简述了目前国际上出现的声表面波器件的制备方法、性能研究及其应用,展望了其今后的发展趋势.     

Some Applications of Surface Acoustic Wave Sensors

The paper describes the evaluation of thin amorphous magnetic film by using of surface acoustic waves on piezo electric substrate. The obtained experimental data show strong dependence of material parameters on the annealing temperature. The mixed ferromagnetic/SAW devices for electronic applications will be also discussed.