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利用小波变换对MEMS矢量水听器信号处理 被引量:6
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作者 尚珍珍 张国军 +2 位作者 韩建军 丁俊文 杨晟辉 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第1期130-134,共5页
为解决对水上未知目标的定位估计,充分利用接收信号,提出一种基于小波变换与傅里叶变换相结合的信号处理方法。采用中北大学研制的十字梁结构的MEMS矢量水听器接收声源信号,通过后续电路把声压信号转换成电压信号。先进行窄带滤波,保存... 为解决对水上未知目标的定位估计,充分利用接收信号,提出一种基于小波变换与傅里叶变换相结合的信号处理方法。采用中北大学研制的十字梁结构的MEMS矢量水听器接收声源信号,通过后续电路把声压信号转换成电压信号。先进行窄带滤波,保存有用信号频带;然后选择合适的小波阈值及小波基对信号进行小波降噪处理,减少低频噪声干扰,提高输出信噪比,为后续的信号处理及水声定位提供便利;最后基于MUSIC算法,结合直方图法进行目标方位估计,仿真结果表明,这种方法将定位精度提高到3°。 展开更多
关键词 MEMS 小波变换 功率谱密度 阈值 直方图法
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高灵敏度宽频带一维MEMS矢量水听器 被引量:1
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作者 丁俊文 张国军 +2 位作者 杨晟辉 尚珍珍 张文栋 《微纳电子技术》 北大核心 2017年第10期677-683,共7页
针对目前纤毛式MEMS矢量水听器灵敏度和带宽的相互制约,无法实现在高灵敏度的情况下还能有较大的可测带宽。基于此,设计了一种单梁结构的一维MEMS矢量水听器,经理论分析和ANSYS仿真分析,确定了微结构的尺寸,仿真结果显示有挖空式结构较... 针对目前纤毛式MEMS矢量水听器灵敏度和带宽的相互制约,无法实现在高灵敏度的情况下还能有较大的可测带宽。基于此,设计了一种单梁结构的一维MEMS矢量水听器,经理论分析和ANSYS仿真分析,确定了微结构的尺寸,仿真结果显示有挖空式结构较无挖空式结构在X轴最大应力上提高了5.12%,探测带宽增大了53.26%。并对挖空式微结构进行了工艺设计,简化了工艺流程,提高了成品率。最后,用矢量水听器校准装置进行测量,实验结果表明,该一维MEMS矢量水听器具有20~2 000 Hz的可测带宽,满足灵敏度每频程6 dB的增长趋势,具有良好的"8"字型指向性,凹点深度为-32.4 dB。 展开更多
关键词 微电子机械系统(MEMS) 压阻传感器 一维探测 ANSYS 共振频率
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MEMS矢量水听器灵敏度自动测试系统设计 被引量:5
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作者 杨晟辉 张国军 +3 位作者 韩建军 丁俊文 曾瑞 尚珍珍 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期66-70,共5页
针对微机电系统(MEMS)矢量水听器声压灵敏度测试中出现的测试步骤单一、测试任务繁重且耗时多,同时手动测量存在不确定的操作误差等问题,在分析矢量水听器灵敏度测试原理和测试过程的基础上,采用AD9850,AD8599,PGA205、单片机MK60DN512Z... 针对微机电系统(MEMS)矢量水听器声压灵敏度测试中出现的测试步骤单一、测试任务繁重且耗时多,同时手动测量存在不确定的操作误差等问题,在分析矢量水听器灵敏度测试原理和测试过程的基础上,采用AD9850,AD8599,PGA205、单片机MK60DN512ZVLQ110等芯片,设计了集成信号激励源、微弱信号检测、调理以及信号采样和传输等模块的矢量水听器灵敏度自动测试装置。该装置将测试现场的仪器"缩小",多模块功能集成,通过与PC上位机连接控制,快速、实时地完成矢量水听器灵敏度测试标定,在节约测试时间的同时,也能快速地完成对水听器的优化改进的验证;此装置体积小、轻便,测试连线简单,方便外场测试,促进MEMS水听器工程化应用。 展开更多
关键词 矢量水听器 微机电系统 灵敏度 测试装置 自动化
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高灵敏度扇面纤毛式MEMS矢量水听器 被引量:3
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作者 杨晟辉 丁俊文 +2 位作者 张国军 裴毓 尚珍珍 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期599-603,共5页
目前微机电系统(MEMS)矢量水听器的研究出现瓶颈。大量实验表明,水听器的灵敏度与探测带宽存在着相互制约关系。为保证水听器具有20~500 Hz的针对远距离船舶辐射噪声的可探测带宽,急需提高MEMS矢量水听器在低频探测的灵敏度。该文在普... 目前微机电系统(MEMS)矢量水听器的研究出现瓶颈。大量实验表明,水听器的灵敏度与探测带宽存在着相互制约关系。为保证水听器具有20~500 Hz的针对远距离船舶辐射噪声的可探测带宽,急需提高MEMS矢量水听器在低频探测的灵敏度。该文在普通纤毛式MEMS矢量水听器的基础上,提出在柱形纤毛上集成十字扇面,通过增大声压接收面积,来提高低频探测的灵敏度。通过ANSYS Workbanch多参优化确定十字扇面的尺寸,通过ANSYS15.0对优化后的尺寸进行验证。利用微机械加工法集成扇面与柱形纤毛,利用水听器校准系统来测试扇面纤毛式矢量水听器的灵敏度,结果表明,灵敏度满足每频程6dB的增长趋势,在500 Hz时灵敏度达到-183.6dB(0dB=1V/μPa),比普通结构提高了近5dB。 展开更多
关键词 微机电系统(MEMS) 压阻传感器 ANSYS 高灵敏度
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标矢量水听器特性对比研究
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作者 张小勇 尚珍珍 林嘉琦 《信息技术与信息化》 2019年第3期125-126,共2页
标量水听器广泛应用于水下测量、传感、通信等,矢量水听器由于具有矢量声场测量能力,已经成为领域内研究热点。文章通过对比标矢量水听器,对矢量水听器的特点、成阵性能等方面进行了研究,表明矢量水听器具有指向性,能抑制各向同性噪声,... 标量水听器广泛应用于水下测量、传感、通信等,矢量水听器由于具有矢量声场测量能力,已经成为领域内研究热点。文章通过对比标矢量水听器,对矢量水听器的特点、成阵性能等方面进行了研究,表明矢量水听器具有指向性,能抑制各向同性噪声,无左右舷模糊等特点,在组成阵列时,具有4.5dB附加增益。 展开更多
关键词 矢量水听器 标量水听器 指向性 增益
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一种仿侧线神经丘的MEMS矢量水听器设计 被引量:2
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作者 张小勇 沈倪鑫 +2 位作者 尚珍珍 纪松祥 张国军 《微纳电子技术》 北大核心 2019年第7期535-541,共7页
基于仿生学原理,设计了一种仿侧线神经丘的微电子机械系统(MEMS)矢量水听器。该水听器采用环形纤毛模拟鱼类侧线神经丘中的纤毛束与胶质顶,通过4个十字梁与集成在梁上的压敏电阻将声信号转换为电阻变化量,由电阻构成Wheatstone电桥将电... 基于仿生学原理,设计了一种仿侧线神经丘的微电子机械系统(MEMS)矢量水听器。该水听器采用环形纤毛模拟鱼类侧线神经丘中的纤毛束与胶质顶,通过4个十字梁与集成在梁上的压敏电阻将声信号转换为电阻变化量,由电阻构成Wheatstone电桥将电阻变化量转换为电压信号。使用ANSYS软件对水听器结构进行了仿真,得到环形纤毛的结构参数。制作了水听器样机,通过比较校准法进行测试。测试结果表明该水听器带宽为20~1 000 Hz,灵敏度达到了-179.81 dB@1 kHz,在带宽内较单个十字梁与纤毛结构的纤毛式矢量水听器平均提高了15.55 dB,测试结果与仿真结论基本一致。 展开更多
关键词 矢量水听器 仿生学 灵敏度 纤毛结构 神经丘
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用于单矢量水听器方位估计的加权直方图法 被引量:4
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作者 张小勇 张国军 +1 位作者 尚珍珍 王帅 《水下无人系统学报》 2021年第2期164-169,共6页
在水下无人系统中使用矢量水听器进行声源方位估计具有较大的优势,采用加权直方图法可以利用单个矢量水听器实现方位估计,且计算量较小。文中分析了声能流检测器的原理,由声能流可以获得平面内声能量的分布情况,为加权直方图法提供了理... 在水下无人系统中使用矢量水听器进行声源方位估计具有较大的优势,采用加权直方图法可以利用单个矢量水听器实现方位估计,且计算量较小。文中分析了声能流检测器的原理,由声能流可以获得平面内声能量的分布情况,为加权直方图法提供了理论基础。通过分析发现:在低信噪比下,声源的能量扩展到了真实方位之外,使得加权直方图法的统计间隔会分割声源能量,从而出现方位估计误差。针对这一问题,提出了改进的基于能量搜索的加权直方图法,该算法采用滑动窗口法寻找声源所在区间,并利用重心法获得区间内的能量中心即方位估计的结果。通过仿真证明:改进后的算法在统计间隔为10°,信噪比为-10~10dB时,均比原算法具有更好的性能,其均方根误差平均减小43.7%,且在多目标(干扰)环境下的方位估计结果也更准确。文中研究可为有效改进单矢量水听器方位估计算法提供参考。 展开更多
关键词 水下无人系统 矢量水听器 方位估计 加权直方图 滑动窗口法 重心法
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基于CSRR的微波SIW高温温度传感器
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作者 寇海荣 杨立波 +2 位作者 张小勇 尚珍珍 史俊冰 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2022年第12期1330-1336,共7页
针对航空航天、采矿冶金等高温领域对温度参数的测量需求,研制了一种基于互补开口谐振环(CSRR)结构的基片集成波导(SIW)型高温温度传感器。通过对该传感器的工作原理进行分析,并利用HFSS仿真软件进行建模优化,验证该传感器可用于温度检... 针对航空航天、采矿冶金等高温领域对温度参数的测量需求,研制了一种基于互补开口谐振环(CSRR)结构的基片集成波导(SIW)型高温温度传感器。通过对该传感器的工作原理进行分析,并利用HFSS仿真软件进行建模优化,验证该传感器可用于温度检测的可行性,完成了高温温度传感器的设计。基于高温共烧陶瓷(HTCC)三维成型和丝网印刷工艺完成了传感器的制备。搭建高温温度测试平台,对传感器的性能进行了测试。该传感器可实现25~800℃内的温度检测,传感器在25~400℃低温内的温度灵敏度为33 kHz/℃,在400~800℃高温内的温度灵敏度为72.65 kHz/℃。 展开更多
关键词 温度传感器 互补开口谐振环(CSRR) 基片集成波导(SIW) 高温共烧陶瓷(HTCC) 丝网印刷
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基于虚拟仪器的水听器信号采集与处理系统研究 被引量:1
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作者 张小勇 尚珍珍 《信息技术与信息化》 2019年第5期215-217,共3页
针对水听器信号采集与处理系统开发难度大、对存储与运算能力要求高等问题,对基于虚拟仪器的水听器信号采集处理系统进行了研究。系统采用PXIe-6358采集卡及其控制器,通过虚拟仪器软件开发平台LabVIEW实现了水声信号的采样、显示、存储... 针对水听器信号采集与处理系统开发难度大、对存储与运算能力要求高等问题,对基于虚拟仪器的水听器信号采集处理系统进行了研究。系统采用PXIe-6358采集卡及其控制器,通过虚拟仪器软件开发平台LabVIEW实现了水声信号的采样、显示、存储及频域分析等功能,并在实验室环境下使用矢量水听器与水声校准装置对系统进行了实际测试,验证了系统的功能。 展开更多
关键词 虚拟仪器 水听器 采集 信号处理
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