天线互耦对赋形波束增益的影响和分析

分析了天线单元之间的耦合作用后,运用理论推导得到了天线的散射矩阵.通过遗传算法对线阵天线进行了波束展宽,对阵列进行了互耦分析.分析结果表明:波瓣展宽后天线的旁瓣电平与增益都受到了互耦的影响,主要是由于相位加权破坏相位分布的连续性,导致了能量的利用效率降低,从而导致了天线的增益降低.在波束赋形中,可以加入算法强制相邻通道间的相位分布连续,之后得到的方向图可以适用阵列存在强耦合的情况.     

一种用于超声检漏探头激励的任意波形发生器

超声检漏作为一种新型检漏方法,越来越多地应用于工业现场.为满足超声检漏中超声探头激励的需要,介绍了一种任意波形发生器的设计,利用直接数字式频率合成(DDS)技术,以FPGA作为主要器件,并辅以必要的放大、滤波电路,实现任意波形的产生.通过串行接口,用单片机来设定频率和幅度的大小以及波形的选择;FPGA用来改变DDS频率控制字,并由FPGA来实现波形表生成和频率控制;将FPGA产生的波形数据送入到AD7524进行D/A转换,通过低通滤波器和集电极开路电路来提高输出波形质量并增强其带负载能力.最后给出了本设计产生的正弦信号与函数发生器产生的正弦信号的频谱分析比较.     

高斯背景中一类新的自适应阵列检测器

针对现有文献对自适应阵列检测问题的研究相对比较少的问题,构建高斯背景中一类新的自适应阵列检测器。从新的视角理解高斯背景中自适应阵列检测器的原理,分析了信号子空间建模目的,以及结构化与无结构化检测器、解耦与不解耦检测器之间的性能差异,并提出了调节因子的概念,构造并分析了一类新的结构化检测器。仿真结果表明：从计算负担和检测能力2方面考虑,Hyung Soo Kim的解耦结构化Kelly检测器,Yow-Ling Gau的降秩检测器,以及构造的解耦结构化Kalson检测器都具有比其他检测器更好的综合性能。该研究可为寻找非高斯背景中自适应阵列检测器的构造方法提供参考。     

Spherical Nanoparticle Arrays with Tunable Nanogaps and Their Hydrophobicity Enhanced Rapid SERS Detection by Localized Concentration of Droplet Evaporation

Periodic hexagonal spherical nanoparticle arrays are fabricated by a sacrificial colloidal monolayer template route by chemical deposition and further physical deposition. The regular network‐structured arrays are first templated by colloidal monolayers and then they are changed to novel periodic spherical nanoparticle arrays by further sputtering deposition due to multiple direction deposition and shadow effect between adjacent nanoparticles. The nanogaps between two adjacent spherical nanoparticles can be well tuned by controlling deposition time. Such periodic nanoparticle arrays with gold coatings demonstrate a very stable and high sensitive surface‐enhanced Raman scattering spectroscopy (SERS) performance. The periodic nanoparticle arrays with 10 nm gaps display much stronger SERS enhancement due to electromagnetic coupling. The chemically modified nanoparticle arrays show good hydrophobicity, which shorten process of detecting probe molecules using them as SERS‐active substrates by localized concentration of droplet evaporation and a low detection limit of 10⁻¹² m R6G can be achieved without solution wasting in a short time. The hydrophobic substrate offers a simple, convenient, and economical method to examine SERS performance by rapid concentration of solution on it and it is highly helpful to improve its practical applications in portable Raman detecting devices to detect organic molecules.     

Self-tuned ultrasonic elliptical vibration cutting for high-efficient machining of micro-optics arrays on brittle materials

Ultrasonic elliptical vibration cutting is a very promising technique for the machining of brittle materials. However, its machining performance is currently limited by the ductile machining model and the machining strategy with a constant feed rate, leading to low machining efficiency. To overcome this defect, this paper presents a novel self-tuned ultrasonic elliptical vibration cutting (SUEVC) technique to achieve high-efficient ductile-regime machining of the micro-optics array on brittle materials. The proposed SUEVC includes a ductile-regime machining model and a tool path generation method. In SUEVC, the feed rate adaptively changes with respect to the local shape variation of the desired surface along the feeding direction to ensure both crack-free surface and high machining efficiency. Finally, two 1 × 3 spherical micro-optics arrays were successfully fabricated on single-crystal MgF₂ by SUEVC and the traditional machining strategy respectively. Results demonstrated that the SUEVC could enhance the machining efficiency by 30% relative to the traditional machining strategy, while maintaining similar surface roughness and a crack-free surface.     

一种离散阵列的平面二维电场式时栅位移传感器

针对平面二维光栅位移测量技术在高精度和大量程之间难以兼顾的现状,基于前期一维电场式时栅的研究基础,提出了一种离散阵列结构的二维电场式时栅位移传感器。传感器采用平面正交离散栅面空间排布的编码方法,实现了对平面二维电场式时栅激励电极编码;建立了平面二维电场式时栅位移测量模型,从理论上推导了受X和Y两个方向位移信息调制的耦合信号表达式;提出了一种二维位移测量信号直接解耦方法,利用差动感应电极空间位置关系,通过简单的加减运算实现了测量信号的解耦。使用PCB工艺制造了传感器样机并进行了性能测试,验证了提出的编码和解耦方法的可行性。最终结果表明,所提出的传感器在160 mm×160 mm测量范围内,X和Y方向测量误差峰峰值分别为13.1μm和11.8μm。     

基于宽频激励电磁声谐振 7075 铝合金板厚检出概率

电磁超声换能器(EMAT)换能效率低、激发信号弱,而基于长周期激励信号以产生声波共振的电磁声谐振技术(EMAR)虽然可以提高接收信号的信噪比,然而可能导致主脉冲加宽并扩大超声波检测盲区,降低测量精度。本文应用一种宽频激励电磁声谐振技术(BE-EMAR)和一种Halbach阵列纵波EMAT,以单周期宽频激励作为EMAT输入信号,并利用EMAR方法对7075型铝合金试件板厚进行测量,借助检出概率(POD)模型来表征该技术针对微金属板厚的测量精度。实验结果表明,在未降噪时BE-EMAR得到的三种信噪比下的POD曲线中,对应的a_(50)或a_(90/95)最大差异值为0.05 mm,同一信噪比下降噪前后的最大差异值为0.07 mm,而在时差法(ToF)得到的POD曲线中这一最大差异值则为0.21 mm,因此说明BE-EMAR降噪前后得到的结果并无较大差别,该方案对于常规噪声信号不敏感;且降噪前后,在BE-EMAR得到的POD曲线中,a_(50)和a_(90/95)均可稳定在0.55 mm以内,证明了BE-EMAR比ToF测厚具有更优的精度、稳定性和抗噪能力。     

基于脉冲磁化的阵列磁桥式位移传感器

针对热轧钢管和在役油井管等铁磁性工件的表面无损检测的应用需求,提出一种阵列磁桥式位移传感方法和传感器,实现在一定空间分辨率下针对表面形貌缺陷的磁成像检测。其中传感器与被测工件共同组成磁回路,并采用特定的紧凑型阵列磁化结构,而具体参数设置较灵活可以获得较好性能。首先通过分时激励减小相邻测点间的互扰,并对阵列中单个位移测量磁路施加脉冲磁化;再间隔采样各个测量磁路中的磁场,计算得到对应位置的位移值。通过理论计算和仿真,本文还研究了传感器在不同基础提离下分辨出方槽状表面形变的分辨力性能,分析了在系统的扫查和采样参数影响下对被测表面成像的空间分辨率性能。相较于已有的H形磁桥式位移传感器位移测量量程为1～5 mm,线性度约2%;实验验证了该阵列传感器的量程为0.2～7.0 mm,B-y位移传感特性曲线拟合的线性度约为1%。     

语义分割网络的 FPGA 加速计算方法综述

随着深度学习技术的发展和图像场景理解需求的提升,基于现场可编程门阵列(field programmable gate array, FPGA)部署语义分割网络,为用户提供低延迟、高能效的边缘端智能服务成为研究热点。针对语义分割网络结构中计算和存储密集型特点,构建基于FPGA的定制计算结构是研究的重点问题。鉴于此,本文在归纳总结语义分割网络基本原理和计算结构特点的基础上,分别从面向硬件资源约束的模型压缩方法和定制硬件架构设计两个角度阐述基于FPGA的语义分割网络加速计算方法,并重点对硬件架构设计中的计算结构设计和内存访问优化的典型方法进行总结。最后,展望了语义分割网络FPGA加速计算方法的发展趋势,以期为语义分割、边缘计算、定制高能效计算以及其他相关领域的研究者提供设计参考。     

多参数协同调制的高分辨力直线时栅位移传感器

为了解决高精度的直线时栅位移传感器依赖空间超精密刻线和刻线不均匀等问题,提出一种采用多参数协同调制的新型直线时栅位移传感器。该传感器通过在PCB基板上布置阵列的激励线圈和特定形状的感应线圈,通过调制感应的面积和线圈的参数,感应出电行波信号,经过整形后用高频时钟脉冲插补得到位移量。通过仿真分析设计与样机实验,得出实验结果表明,在不改变空间极距的情况下,使得分辨力在信号源头上提高1倍且有±68μm的测量精度。