A frame‐based EM‐simulation for design of LC oscillator with MoM capacitor banks

This article presents a simulation method for the design of a digitally controlled oscillator (DCO). Electromagnetic (EM) simulations are essential and inevitable for modern LC oscillator design. Although EM‐simulators provide high accuracy, the EM‐simulation time is very long when metal‐oxide‐metal (MoM) capacitors are present. The proposed frame‐based EM‐simulation can significantly reduce the EM‐simulation time even in the presence of MoM capacitors without influencing the accuracy. To verify the proposed method, a DCO was fabricated using a 55‐nm CMOS process. Measurements of the DCO are in good agreement with the frame‐based post‐layout simulation results. In addition, the DCO has good performances with a low power consumption of approximately 0.68 mW.     

基于DE1-SoC的磁性介质显示系统设计与实现

针对常规平面成像技术表现形式单一,容易视觉疲劳等问题,提出一种新型的基于FPGA/ARM异构双核控制的磁性介质显示系统,实现磁性介质的立体动态成像;本系统通过在Altera DE1-SoC的Linux平台上构建Lighttpd轻量级Web服务器和设计开发功能程序、底层驱动程序、自定义IP核和Verilog逻辑译码程序来实现该显示系统的软硬件开发;本系统具有网络设备跨平台控制能力、磁流体精确控制能力以及多种样式的汉字和图案显示能力;大量实验表明该系统能够通过控制磁流体完美的表现出立体书法、绘画图案,且系统运行稳定可靠。     

基于低能耗与高缓存命中并存的缓存替换算法

近年来无线传感器被广泛地利用在各个领域,与之相关的优化节能研究也层出不穷.作为信息共享、分发关键技术的缓存技术节能研究成为了研究热点之一.从缓存替换算法的角度对缓存技术节能进行研究,先对已有的缓存替换算法进行比较分析,在继承二分法思想以及无线传感器网络中缓存替换策略的研究思想的基础上,整合基于低能耗和高缓存命中的两种替换算法,构建出兼顾低能耗和高缓存命中双目标的缓存替换算法.最后通过仿真验证该算法在平均延迟时间、能量消耗以及缓存命中三个方面均有不同程度的提升.     

一种基于超声阻抗和回波能量的液位检测方法

针对超声波液位检测方法中,传感器和容器壁间的耦合度不佳所带来的稳定性和可靠性降低的问题,提出了一种基于阻抗法并利用回波能量来实现液位检测的方法.该方法利用液位上下方气液介质的阻抗不相等的特性,计算和比较两个接收传感器所接收到的回波能量之间的差异,以此来确定液位的位置.实验结果表明,该方法能够有效地克服因耦合条件不佳所带来的问题,检测精度满足应用需求.     

（中国微米纳米）一种新型宽氧阈低功耗氢气传感器系统的研制

设计开发了一种基于MEMS技术的多通道氢气传感器系统,利用LabVIEW虚拟仪器平台对传感变送信号进行采集、存储、处理和数据分析.敏感材料分别选用n型半导体和p型半导体共6种掺杂金属氧化物,传感器件采用平面光刻及硅微加工工艺,集成了加热、测温及敏感等功能,功耗小于20 mW;传感器系统可实现0~1%范围内氢气的检测,且适用于常量氧及低氧条件下的氢气检测,有望在航空航天、国防领域及公共安全等方面得到广泛应用.     

圆形磁耦合截面构建的新型时栅位移传感器

现有磁场式时栅位移传感器暴露出机械加工齿槽等分性差和线圈绕制参数一致性差,导致耦合磁场形成的电信号质量较差的问题.针对以上问题,提出了一种以圆形截面铁磁材料替代传统类矩形截面铁磁材料构建耦合磁场形式的传感器设计方法,该方法采用标准件作为基本阵列导磁单元,并以定制的精密线圈绕组设计一种新型的变磁阻式时栅位移传感器.文中首先利用有限元软件ANSYS Maxwell对理论模型的可行性进行了仿真验证,然后通过精度实验获取了误差范围在±1.3"内的误差曲线,仿真与样机实验验证了新型传感器设计方案的可行性.该方法的应用规避了传统的线切割开槽绕线的机械加工形式,可以在有效提高电信号质量的同时大大提高了时栅的生产效率,有利于时栅位移传感器产品化进程的推进.     

声表面波器件的反射特性及性能

为了准确分析反射型声表面波器件参数对其性能的影响,基于耦合模理论和P矩阵方法建立了器件的耦合模模型,分析得到器件的电反射特性即反射系数S11曲线,并在128°Y-X LiNbO3压电基片试制了频率为90 MHz的多种参数的器件,分析与测试结果表明:单个叉指换能器器件的S11中心频率为91.26 MHz,幅值为-20.58 dB,与理论分析结果91.44 MHz和-19.21 dB相近;带有反射栅的器件比单个叉指换能器件在中心频率处S11幅值增大约8.5 dB,谐振峰增多,时域曲线有明显的反射峰信号,验证了反射栅的反射特性;叉指换能器叉指对数减小使器件中心频率处的S11幅值减小,时域中的回波信号更尖锐,信噪比明显增大,表明对数较多的IDT具有较强的反射特性,对回波信号干扰较大,过小的叉指对数对器件声电转换效率影响很大,会使器件性能下降;较大的反射栅指条数对回波信号影响不大,但过小的指条数会降低反射栅反射系数,使得回波信号信噪比减小,纹波增多.     

梯度引导的高阶几何彩色图像去噪模型

目的 为了消除低阶彩色图像去噪模型产生视觉上不希望得到的"阶梯效应"并提高去噪过程中的边缘保持效果,提出一种黎曼几何驱动的高阶彩色图像去噪模型,并在扩散中使用一阶梯度信息引导高阶信息驱动的扩散,以改善去噪过程中的边界探测和保持能力。方法 在黎曼几何框架下,对低阶彩色图像去噪模型进行分析,并由面积微元出发得到对应的二阶微分形式,利用二阶导数矩阵的Frobenius范数构造高阶彩色图像变分能量泛函,由此得到一个彩色图像去噪的高阶扩散模型。为在扩散中保持边界,使用高斯卷积后的一阶梯度信息引导高阶扩散,得到一个多通道耦合的高阶非线性彩色图像去噪模型。分析表明,该模型在扩散时兼顾了单通道和多通道、低阶和高阶等多种信息之间的关系进行耦合去噪。结果 在实验中对不同噪声水平下的1维彩色信号、合成彩色图像和标准彩色测试图像进行去噪,并使用峰值信噪比（PSNR）与结构相似性（SSIM）作为客观评价指标,将本文结果与相关彩色图像去噪扩散模型的结果进行对比。在不同噪声水平下本文模型去噪结果的平均PSNR与相关模型相比提高了2.33%,平均SSIM提高了0.4%。结论 本文模型能够有效去除彩色图像中不同噪声水平的高斯白噪声,能较好消除视觉上的"阶梯效应",得到分片线性光滑的彩色图像,同时还能够较好保持图像边界信息。     

无线传感器网络轻量级数据加密机制设计

针对无线传感器网络处理能力、存储空间、能量等有限的特点,设计了轻量级数据加密机制。该机制对RC6算法进行了改进,添加了"对称层"运算,使改进后的RC6算法在运算工作量变化不大的情况下,硬件实现更加容易,硬件资源消耗更小。为进一步提高密文的安全性与数据加密强度,使用双密钥对明文进行两级加密,并引入了随机密钥管理机制,使网络节点每次加密时都能使用不同的密钥,提高了密钥的安全性。数据加密机制还使用了节点ID认证、带有身份标识的密钥池认证等多种安全认证机制来阻止非法节点的接入。实验基于低功耗Cortex-M3内核的控制芯片搭建无线传感器网络节点硬件平台,设计了通信协议,并在硬件平台上移植与实现了该机制。实验结果表明,该加密机制能够很好地在低功耗平台上运行。