基于ATmega128的多参数室内环境监测仪的设计与实现

为了有效克服目前国内的环境监测仪器可测参数单一、不能实时监测环境的变化、采集精度低以及无报警措施的缺点,研制了基于ATmega128单片机技术和传感器技术的室内环境监测仪.多参数室内环境自动监测仪能够对温湿度、CO、甲醛、CO2、SO2,以及可吸入颗粒等多参数进行动态测量、实时分析、自动分等级报警,并根据测量结果,采取相应的反馈动作.已对监测仪的各个模块进行软硬件调试,系统工作稳定,参数的测量误差均在允许范围之内,可投入使用.     

基于STM32的心音信号采集系统的设计与实现

心脏病是一种比较常见的疾病,对人类健康的威胁巨大。而心音信号包含着大量反应心脏健康状态的病例特征信息,准确获取和辨别心音信号有助于快速完成对心脏健康的评估和识别。为更方便地辅助和指导学生理解心音产生的机理与传感信号采集的原理,助力学科交叉融合,以提升医师对心脏病的筛查和鉴别能力,以STM32为中央处理器,设计了一套能够实现心音信号高质量获取的便携式心音采集系统,并且使用配套上位机软件,完成了对心音信号波形的实时显示。实验测试结果表明,该系统所采集的心音信号中S1和S2特征清晰、间期稳定、波形平滑,并且系统运行稳定可靠,准确显示的波形对于辅助学生掌握信息采集系统原理与心音信号特征具有重要的工程实践意义。     

基于AlN的压电MEMS超声换能器阵列

针对目前超声换能器机电耦合系数较低的问题,本文设计了一种以氮化铝(AlN)为压电材料的微机电系统(MEMS)超声换能器阵列以提高机电耦合系数.在COMSOL Multiphysics中用模态分析确定了超声换能器工作在一阶模态下有最大的声场输出,并给出了其声场传播示意图.通过对超声换能器在工作状态时的应力分析,计算出当上...     

心电与心音信号同步智能检测方法与识别技术研究

心血管疾病的早期准确检测对降低心血管疾病的死亡率具有至关重要的意义。因此,针对心血管疾病早期检测中常用听诊与心电检测方式所存在的数字化与同步联合检测技术瓶颈,研制了基于MEMS矢量水听器芯片的高灵敏心音探头,并对其集成化设计出5路心音和标准12导联心电同步采集仪器系统。测试结果表明：所研制的心音传感探头的信噪比达40dB,优于3M听诊器;同时该系统所采集获取的QRS波心电信号与S1、S2心音信号特征峰点同步,波形特征准确清晰,实验测试实现了心音的数字化检测与病症异常特征的直观辨识。此外,优化系统以期具备智能化检测诊断能力,还搭建了云服务器与数据库,并设计开发了心音智能诊断算法。通过对采集的临床病例数据测试集进行测试,结果表明：5分类心音智能识别的准确率达90%以上。因此,该检测系统对辅助医师进行心血管疾病的早期数字化检测与联合诊断具有重要的技术价值和临床指导意义。     

平面波导硅基结构表面的APTES修饰研究

3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）是一种常用的表面修饰剂,通过化学键合的方式覆盖在硅结构表面形成APTES膜层,用以链接功能性生物分子。本文基于平面波导生物传感器器件的研究,通过对结构表面膜层的物理化学特性进行分析,对实验方案进行优化,降低表面微粗糙度,提升生物分子膜层的活性。文中在相同的实验环境下,将APTES分别溶于PBS、乙醇、甲苯溶液,进行APTES分子膜的生成,通过原子力扫描显微镜（AFM）、接触角测试仪、X-射线光谱仪（XPS）对不同样品表面微粗糙度（RMS）、接触角、成分等物理化学特性进行分析,确定应用于光学生物传感器器件APTES表面修饰的最佳配剂,为提高平面波导生物传感器的灵敏度提供了理论支持。     

SOI纳米波导的优化制备与弯曲损耗测试

主要针对目前SOI(Silicon-on-insulator)纳米光波导结构弯曲损耗严重的问题,系统地进行了理论仿真分析,设计出最佳的纳米波导结构,并采用MEMS工艺对其进行加工制备与优化处理。后利用了SEM(扫描电子显微镜)、AFM(原子力显微镜)、透射谱功率法等研究手段精确测试了在高纯氮退火和BOE腐蚀后处理不变的情况下,不同温度热氧化退火处理下的波导侧壁粗糙度和对应的弯曲损耗,结果表明:波导的侧壁粗糙度随退火温度的变化近似呈二次抛物线变化趋势,在900℃附近达到最低值2.1 nm,对应的半径15μm的环形波导的弯曲损耗为(0.0109±0.001)dB/turn,其损耗值与理论分析结果一致。利用这一结论就可以通过选择不同的优化处理条件来减小环形波导的弯曲损耗,从而实现光能量的高效传输。     

基于BTO／CNTs复合压电薄膜制备

介绍了一种新型的钛酸钡／碳纳米管（BTO／CNTs）压电薄膜的制备方法及其特性研究,利用BTO纳米颗粒、CNTs和聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为原材料,采用改进的sol—gel法制备出厚度均匀的复合薄膜,使用油浴极化法在一定条件下对复合薄膜极化。并利用SEM表征制备复合薄膜的掺杂效果,发现CNTs的加入加快了电子的转移速率。在周期性的外力作用下,发现其电压输出波形符合阻尼振荡模型,并测试不同配比下复合薄膜的压电电压输出,得出最佳BTO／CNTs质量比为10：l时,薄膜的输出电压最高可达4V。     

纳米光波导表面粗糙度与散射损耗的分析与测试

针对目前纳米光波导传输中散射损耗严重的问题,详细分析了表面粗糙度与波导宽度对散射损耗的影响,给出了清晰的对应关系图。设计并采用MEMS工艺制备出纳米光波导结构,在此基础上对波导结构进行了表面粗糙度的测试,进一步提出采用高温热处理方法使波导表面粗糙度降低了3 nm左右。实验发现:高温热处理后的光波导结构其散射损耗降低到3.343 dB/cm。     

1 km以浅多参量混合编帧式数据采集系统设计

km级以浅水下多参量数据同步采集是海洋观测装置的关键技术,全海深海洋剖面仪子设备在越过1 km以浅海域释放的过程中,需要水下多参量信息的实时采集传输并存储.以FP GA为核心时序控制芯片,采用RS232、RS485数字接口实现对温度、盐度、深度、多轴姿态等数据的接收;采用双通道同步模数转换芯片ADS8353,设计实现2...     

SOI纳米光波导微环谐振腔谐振频移的测试分析

To research the effect of a deposited SiO₂ insulating layer on the resonance frequency modulation of an SOI nanowaveguide ring cavity during integration fabrication,a rib waveguide ring resonator was systematically designed and fabricated.SiO₂ insulating layers with different thicknesses were deposited for analysis of the frequency shift characteristics.By testing the resonance transmission spectrum power of this structure,it is found that there are blue shifts after SiO₂ deposition,and the frequency shift value of a structure with a 500 nm SiO₂ insulating layer deposited is 0.8 nm,that is 0.24 THz at the resonance point where wavelength is around 1550 nm. Taking advantage of this conclusion,efficient optical modulation is available by choosing different frequency band resonance wavelengths to narrow the frequency modulation range.