基于FPGA的MEMS测量控制系统的设计

基于频闪显微干涉(stroboscopic interferometer vision system,SIVS)技术,提出了一种MEMS三维动态测量的同步控制系统.在该系统中,频闪的参数通过有USB功能的MCU从PC配置到FPGA中,然后由FPGA分别控制测量系统中的声光调制器、MEMS驱动器、微动平移台和千兆网相机.结合开发的应用软件,可以实时测量MEMS的运动.计算表明,使用该系统所能测量的MEMS的理论最高周期运动频率为1 MHz.实验证明这种方法行之有效.     

基于MEMS器件的惯性测量模组实现

本文提出了一种可行的基于MEMS芯片的惯性测量模组设计方法和数据矫正技术,以带浮点运算功能(FPU)的微控制器作为主控制芯片设计了硬件电路;用软中断和定时器中断解决了I~2C通讯、MODBUS通讯、校正算法计算任务和流程控制程序执行时CPU资源占用冲突的问题;建立了加速度计误差模型和角速度计误差模型,创造性地用借助转台的四位置法完成了加速度计的零偏校正,用静置校正法完成了角速度计的零偏校正;对惯性测量模组电路板进行壳体设计和封装,完成了惯性测量模组的原理样品,验证了惯性测量模组原理样品的加速度计静态偏移在0.1%个标准重力加速度以内,角速度计静态偏移在0.1°/s以内,并装载在自动焊接机器人上进行了实验,表明陀螺仪的动态信息融合姿态误差在0.1°/s。     

微机电系统动态特性的光学检测方法

微机电系统（MEMS）的动态表征是为可动MEMS器件的设计和加工过程提供可靠的实验数据反馈.文中构建了一个MEMS动态测试系统,它采用了光学检测方法,具有非接触、快速、高精度等优点.系统分别采用光流技术和显微干涉技术,结合频闪照明的方法,对MEMS器件的面内和离面运动特性进行了测量.通过对一个微加工水平谐振器的运动特性测量实验说明了系统具有的功能.     

基于IMU旋转的MEMS器件误差调制技术研究

MEMS惯性器件低信噪比和漂移大成为影响其应用范围的主要因素,提出基于惯性测量单元(IMU)转动的MEMS器件误差旋转自补偿方法。将MEMS输出信息利用小波降噪技术进行预处理,以此消除旋转调制方案不能自补偿的随机噪声信号并提高器件输出信噪比,分析IMU转动方案下的误差调制原理并探讨旋转调制的工程可实现性。搭建MEMS转动实验环境并开展降噪与IMU静止和转动条件下的导航实验,结果表明,采用旋转状态下的MEMS惯导系统可有效地提高系统自身测姿和定位精度。     

基于光流参数方程的复杂全域运动估计

视频图像序列在时域有着很强的相关性,利用这种相关性对图像序列进行运动估计,在图像压缩、目标检测等方面极具应用潜力。目前的全域运动估计,一般只讨论平移运动,对包含缩放、旋转等分量的复杂运动极少涉及,本文提出了一种基于光流参数方程的复杂全域运动估计及补偿算法,将运动估计的参数估计与非参数估计相结合,改进了基于光流方程的块运动模型。理论分析及大量实验证明,此算法能有效的处理包含缩放、旋转等分量的复杂运动,而且本算法将复杂的全域运动分解为各基本运动,使系统可以根据运算量的限制自适应地选择最优的运动估计及补偿算法。     

基于MEMS的海洋漂流浮标运动姿态测量系统设计

针对海洋漂流浮标运行时运动轨迹姿态多变影响传感器观测要素可靠性的特点，设计了基于三轴MEMS陀螺仪、加速度计、磁阻传感器的漂流浮标姿态测量系统。介绍了系统硬件组成结构及软件算法流程，采用四元数方法和PI调节算法进行姿态解算以及数据融合，并采用椭球拟合和阀值滤波方法修正补偿系统误差。实验测试表明，系统姿态测量效果良好，静态误差小、动态抗干扰性能较好，满足海洋漂流浮标姿态测量基本需求。     

基于等效磁流法的平面近场测量技术研究

为了进一步论证等效磁流法的近场-远场变换算法在平面近场测量中的实用性与准确性,本文首先根据矩量法（MOM）建立了平面天线口径面上等效磁流的辐射电场方程,利用波导探头采集待测天线平面近场的电场分布,通过共轭梯度法求解矩阵方程,得到天线口径面上的等效磁流分布,之后由格林函数计算出天线远场方向图。最后,通过两种喇叭天线进行实验测试验证。同时将等效磁流法计算出的远场方向图以及由传统的平面波展开法计算出的远场方向图与紧缩场天线测试暗室的测量结果进行对比,结果发现本文算法反演出的远场方向图比平面波展开法在相同测试数据下反演出的远场方向图与紧缩场测量结果相比一致性更好,其中线性角锥喇叭天线的E面和H面方向图吻合度均达到,双脊喇叭天线的E面方向图吻合度达到,H面方向图吻合度达到,验证了等效磁流法算法在平面近场测量中的准确性。     

光流增强的红外成像气体泄漏检测方法

危险气体检测技术是石化等企业安全生产的必要保障之一,在工业生产中有着重要的作用。为了弥补现阶段基于红外成像技术的气体泄漏检测算法单帧检测的不足,提高检测精度,本文提出了光流增强的红外成像气体泄漏检测方法。首先使用光流网络提取视频中的运动特征,然后将运动特征与原图融合生成光流增强的气体泄漏图像送入YOLO网络进行检测,最终确定视频中是否存在气体泄漏并获取其位置信息。经过同增强前数据的对比测试,该方法将召回率保持在可接受范围内的同时,虚警率由17.87%降低至0.60%、精确率由77.21%提升至99.99%;检测速度约为13 fps,可实现实时检测。     

基于特征点检测与光流法的运动目标跟踪算法

为了解决当前运动目标跟踪算法在背景模型复杂和目标特征不明显的情况下,导致算法跟踪能力不足的问题,本文分别从特征点检测与光流法分析的角度出发,提出了基于特征点检测与光流法的运动目标跟踪算法。首先,根据图像梯度矩阵最小特征值,通过仿射变换,精确化特征点帧间匹配,排除伪特征点,达到精准检测运动目标特征点的目的。然后,基于图像像素守恒原理,进行2幅图像间变形评估,建立图像约束方程,进一步精确跟踪运动目标。最后,基于软件开发环境QTCreator实现算法,并系统集成。实验测试结果显示:与当前运动目标跟踪技术相比,本文算法拥有更高的准确性与稳定性。     

基于MEMS技术的热式质量流量传感器

本文主要介绍了用MEMS技术制造的热式质量流量传感器工作的基本原理,并进行了制造工艺和性能描述以及相关领域的应用。     

基于MEMS技术的汽车传感器研究进展

随着汽车传感器的迅速发展和对MEMS(微机电系统)技术研究的深入,基于MEMS技术的汽车传感器具有广阔的应用前景。本文就MEMS汽车传感器的研究应用现状、MEMS汽车传感器的分类、制作加工技术和工艺等进行了简述,并详细介绍了几种典型的MEMS汽车传感器,最后对MEMS汽车传感器今后的发展进行了探讨。     

MEMS技术在微型电磁继电器应用中的探讨

基于微机电系统(MEMS)技术研制的微型继电器具有体积小、功耗低、开关迅速、稳定性高等优势,将有效弥补传统电磁继电器和固态继电器之间的不足。以一种微机械电磁继电器为例,介绍了应用MEMS技术的微型电磁继电器的结构特点和工作原理,并分析了影响其动作性能指标的关键参数,最后介绍了MEMS加工制作工艺特点及今后的研究方向。     

国外对宇航用射频MEMS开关的研究

本文介绍了国外对宇航用射频MEMS开关的研究,包括其性能、结构、技术成熟度、生产制造、可靠性及环境应力。     

基于微机电系统加速度计的杆塔倾斜检测装置的开发

输电线路杆塔倾斜是处于不良地质区(采空区、滑坡区、高盐冻土区等)的输电线路随时会出现的严重故障,为了及时发现杆塔倾斜并修复,需要对杆塔的状态进行实时监测。依据重力加速度测量值计算倾斜角原理,设计开发了一种输电线路杆塔倾斜检测装置,采用基于微机电系统的三轴加速度计ADXL345作为传感元件进行数据采集,采用含有无线射频电路及Zigbee协议栈的STM32W108片上系统作为中央处理器进行加速度采样数据处理,并经Zigbee网络传送至上位机,实现了杆塔倾斜角的实时检测。     

MEMS for Optical Functionality

We discuss key features of MEMS technology which enable new functionalities of microphotonic devices, that can by summarized as “arrayability”, i.e. the ability to make massively parallel optical devices in a small form factor, “reconfigurability,” the ability to change optical properties spatially and temporaly, and “nano positioning,” the ability to position micro-scale devices with nanometer accuracy. We present an overview of cases where a combination of these features has led to commercial successes by creating new optical functionalities, and discuss materials-related challenges and future trends for optical MEMS research and commercialization.     

Advanced Sensor Technology Based on Oxide Thin Film—MEMS Integration

Many of the most significant advances in achieving improved sensor performance have been tied to the integration of thin film oxides with micromachined and microelectronic technologies (MEMS). Arrays of microcantilever beams or microhotplates show great promise as chemical sensor platforms exhibiting enhanced selectivity and markedly reduced power dissipation. Microcantilever beams demonstrate exceptional sensitivity to chemical, thermal and other physical stimuli. Microhotplates, provide the opportunity to discriminate between chemical species by control of reaction rates. We review recent key developments in the micromachining of suitable structures, the means for incorporating active oxide films and the performance of individual and arrays of sensor devices.     

基于改进匹配潮流技术的配电网虚拟量测

针对缺少冗余量测的配电网系统,为了简化状态估计方法、保证计算精度,优化配电网络状态,基于匹配潮流思想提出了配电网虚拟量测的概念,建立了以电压量测自适应抗差加权最小二乘为目标函数、以网络潮流匹配和功率失配量分配参数方程为约束条件的虚拟量测数学模型,给出了引入混沌优化、强引导机制的改进粒子群优化求解方法,并详细介绍了配电网虚拟量测的应用流程。采用IEEE8、IEEE33、IEEE69节点系统对该方法进行测试,结果表明,方法可在较少的迭代次数内获得较为准确的配电网状态,且不涉及量测变换、矩阵计算,具有良好的应用前景。