三维电场传感器仿真优化及性能测试

采用有限元方法对一种新型三维电场传感器的敏感结构进行仿真分析,优化结构设计参数,提高传感器的测量灵敏度;对采用优化参数制备的电场传感器进行了性能测试,结果表明,该传感器的输出与模拟仿真结果具有良好的一致性,并且与外部电场呈良好的线性关系,传感器的测量灵敏度可达到50V/m。     

中国微米纳米_基于电场的快速暂态过电压测量

提出了一种基于电场的VFTO测量方法,以实现气体绝缘变电站(Gas Insulated Substations GIS)开关操作引起的快速暂态过电压(Very Fast Transient Overvoltage VFTO)的测量.通过MEMS电场传感器测量GIS母线周围的电场,进行大量试验确定电场强度与母线电压的线性关系,并对传感器进行标定,实现VFTO的测量.从理论上对GIS变电站不同负载的VFTO建模并进行仿真数值计算;使用扫频法、方波响应法对电场传感器的响应特征进行了测试,高频截止频率>134 MHz;在实验室内进行了高幅值电压测量实验,在云南电网公司超高压试验研究基地进行GIS变电站现场VFTO测量实验,结果表明利用电场传感器能够进行快速暂态过电压的测量.     

基于旋转谐振结构的单芯片二维电场传感器

提出并研制了一种二维电场检测传感芯片,将四个电场测量微型单元和旋转式驱动微结构集成在3. 5 mm ×3. 5 mm的敏感结构上,实现了单芯片的电场二维测量.介绍了传感器的工作原理、敏感结构的设计,以及基于绝缘体上硅( SOI)工艺的单芯片微型二维电场传感器制备工艺技术.成功研制出传感器原理样机,研究了微型二维电场传感器的标定方法,开发了用于电场二维标定的测试装置,并在室温常压下对传感器进行了二维标定.实验结果表明:该传感器能够有效减小电场的轴间耦合干扰,测量误差优于7. 04%,线性度可达到1. 25%.     

一种新型机器人三维力柔性触觉传感器的设计

基于柔性力敏导电橡胶材料,设计了一种能测量三维力的新型机器人柔性触觉传感器。研究了力敏导电橡胶材料的压阻效应,阐述了触觉传感器的设计思想,分别进行了触觉传感器单元设计和阵列结构设计和研究。获得了计算三维力的数学模型,并通过实验进行了三维力的验证。结果表明,设计的机器人三维力柔性触觉传感器具有设计简单,造价低廉,柔顺性好等优点,而且布置成阵列结构可用于医疗、体育、机器人等领域中检测三维力信息。     

基于PWM的三维大气电场传感器驱动电机的转速控制

为实现所设计的空中三维大气电场传感器的屏蔽转子稳定可靠的旋转,提出了以意法半导体公司第二代ARM微控制器STM32F103RC为核心集成电路的MCU(Micro Control Unit)电机控制系统。该系统由无刷直流电机构成的动力驱动系统、微控制器构成的中央控制系统、无线收发装置构成的无线收发系统,以及三维电场传感器、电子罗盘、陀螺仪、GPS等传感器构成的传感器测量系统组成。采用脉冲宽度调制(PWM)信号控制无刷直流电机驱动模块,通过编程模拟相应的旋转速度。实验结果表明,空中三维大气电场传感器的屏蔽转子能实现稳定旋转。     

一种新型三维力柔性阵列触觉传感器研究

研究了一种基于压敏导电橡胶的新型三维力柔性阵列触觉传感器,突破了目前触觉传感器不能兼有柔韧性和检测三维力的局限性,实现了真正类皮肤.该传感器利用了压敏橡胶的压敏特性,通过检测橡胶的电阻变化来分析受力信息.介绍了该传感器的基本结构,分析了其工作原理,给出了导电橡胶受力时的有限元分析结果,并对传感器进行了初步的仿真研究,结果表明该传感器能够实现检测三维力信息,为三维力柔性阵列触觉传感器的设计研究提供了新思路.     

基于电场感应的冰层厚度检测传感器及其系统的研究

给一个金属电极通过电阻施加交流激励,当冰或水作为电介质接近该电极时,电极周围的电场发生改变,表现为该电极与"虚地"形成的电容的改变.利用这一电场感应机理,设计了同面多电极电容式冰层厚度传感器; 利用MAXWELL软件对传感器检测机理进行了仿真,并通过实验验证了利用电场感应的方法测量冰层厚度的可行性,仿真结果和实验结果证明该方法能实现定点冰层厚度的准确测量.     

基于FPGA的数字式大气电场仪的设计与实现

针对传统大气电场仪的信号处理电路结构复杂、数字化程度低等缺点,提出了一种基于FPGA的数字式大气电场仪的设计方案,其前级感应探头采用差分式的测量结构,有效地减少了前级感应片之间的共模干扰,提高了测量精度;以FPGA为核心的数字信号处理电路完成了电场幅值的精确测量和电场信号极性的判断,简化了电路结构.详细给出了该传感器的工作原理以及实现方法,并制作了实验原理样机.实验测试结果表明,该传感器的性能良好,具有重要的应用价值和意义.     

一种基于差分传导电流原理的工频电场传感器

电场强度是评价高压交流输电线路周边电磁环境的重要指标之一,工频电场传感器是实现工频电场测量的基础,而目前工程中尚缺少较为精准、便捷的电场测量传感器,因此提出了一种基于差分传导电流的工频电场传感器设计方法,并完成了基于此方法的工频电场传感器的样机研制和标定工作.实验结果表明该传感器能够适用于高压交流输电线路周边工频电场的测量,具有较好的线性度和测量准确性.     

基于力敏导电橡胶的新型三维力柔性触觉传感器仿真研究

针对目前触觉传感器研究中不能兼有柔韧性和多维力测量等难题,设计了一种基于力敏导电橡胶的具有整体两层非对称网状式结构的触觉传感器,通过检测导电橡胶的电阻值变化来分析三维力信息。本文介绍了该传感器的基本结构,并基于理想力敏导电橡胶的力学特性建立了三维力并行测量的数学模型,通过对该模型的求解解决了三维力及各受力点之间复杂的耦合问题。仿真实验结果表明该传感器能够实现对表面任意单点三维力、多点三维力以及三维面力信息的测量。     

基于电场通量特征的3D模型检索方法

对基于内容的三维模型检索的应用背景和现有算法进行了研究。结合物理学的基本原理,提出了一种静电场电通量描述子,在三维模型的模拟电场中设置测试球壳,计算各个测试球壳内部的电通量,用以描述三维模型。该描述子具有平移、旋转和缩放不变的特征,并对噪声有较强的鲁棒性。实验证明该描述子具有较强的检索能力。     

Three‐dimensional lenticular display synthetic image rendering based on light field acquisition

Crosstalk is a critical defect affecting image quality in multiview lenticular 3D displays. Existing optimization methods require tedious computations and device‐specific optical measurements, and results are often suboptimal. We propose a new method, on the basis of light field acquisition and optimization, for crosstalk reduction in super multiview displays. Theory and algorithms were developed, and experimental validation results showed superior performance.     

电容式交变电场传感器与工频电场检测试验研究

介绍了交变电场传感器的设计方法,并进行了原理分析和理论推导,在此基础上进行了电场测量装置的制作,使用该装置在500 kV输电线下、变电站内的220 kV开关间隔与标准仪器进行了对比测量,结果证明使用该传感器的电场测量装置在1 kV/m以上场强范围内具有较好的线性度,测量数值与PMM8053仪器相比较具有较大的相关度,并具有较好抗干扰能力和稳定性,适合于电力系统工频电场长时间监测。     

箭载电场数据处理软件设计

本文介绍了对箭载电场仪数据的处理及分析软件。该软件是将电场仪及其搭载设备所提供的原始数据转换成可用的子午工程数据产品,主要实现原始科学数据的格式转换和附加电场的处理。文章阐述了数据处理方法及软件的具体功能,以及软件设计的核心算法,该系统功能完善。     

Computing hierarchical curve-skeletons of 3D objects

A curve-skeleton of a 3D object is a stick-like figure or centerline representation of that object. It is used for diverse applications, including virtual colonoscopy and animation. In this paper, we introduce the concept of hierarchical curve-skeletons and describe a general and robust methodology that computes a family of increasingly detailed curve-skeletons. The algorithm is based upon computing a repulsive force field over a discretization of the 3D object and using topological characteristics of the resulting vector field, such as critical points and critical curves, to extract the curve-skeleton. We demonstrate this method on many different types of 3D objects (volumetric, polygonal and scattered point sets) and discuss various extensions of this approach.     

基于游戏引擎的机场鸟击风险三维可视化方法

鸟击事件是威胁航空安全以及导致航空事故发生的最主要原因之一.鸟类生态调查研究和鸟击风险防控是机场必要的日常业务.为了使机场鸟击防范工作更有针对性，对存在于三维空间中抽象的鸟击风险评估结果进行可视化具有重要应用价值.本文提出一种基于游戏引擎的鸟击风险三维可视化方法，并以厦门翔安国际机场为例，开发了一套鸟击风险可视化系统来实现该方法.构建了机场周边10×40平方公里上空的三维地理场景及鸟击风险三维标量场，叠加机场净空区三维模型，根据鸟情观测数据，模拟鸟类飞行路径，最后通过摄像头漫游与飞机飞行模拟的方式实现了风险场场景的沉浸式动态展示.该系统可为机场飞行安全管控提供辅助决策支持.     

基于插值多项式的可验证随机数

信息安全协议中使用的随机数通常由协议参与者任意选取,其他参与方无法验证,从而影响协议的公平性。针对上述问题,提出一个基于插值多项式的可验证随机数生成方案。该方案无需可信任的第三方,计算中心只承担计算职责,不承担可信任第三方的验证职责,并且方案中任意参与者都能验证随机数的随机性,保证了协议的公平性。     

基于距离场的三维模型网格重建

根据任意亏格和任意边界的3D网格模型,给出一种网格重建算法。该算法通过对原始网格进行一系列自适应的局部修改操作,改进网格中三角形的质量和顶点位置分布。为减少优化过程中误差的累积,提出基于距离场的算法将新生成的顶点保留到原始网格曲面上,该算法实现简单,不需要复杂的全局参数化操作。实验结果表明,该算法有效、快速、稳定。     

General design method for three-dimensional displays with horizontally asymmetric pixel structures

Various 3D displays have been proposed to show realistic and vivid 3D images. Moreover, 3D displays have been applied in various fields including medicine, entertainment, and advertising. Depending on the application, 3D displays have different pixel structures and sizes. In this paper, we present a 3D-display design method that can be applied regardless of the pixel structure and display sizes. The area of the designable 3D display is suggested by the improved 3D image quality. The manufactured displays are used to verify the proposed method. Furthermore, a light field simulation is performed to confirm the area that was not proven by the manufactured displays. With the proposed 3D image-quality model and 3D image simulation by the light field representation, a general design of 3D displays with various pixel structures can be developed.