弹性呼吸监测传感器设计及其性能研究

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作者 武传伟 王浣雨 +2 位作者 孙丹丹 秦琴 刘宜伟 《电子测量技术》 北大核心 2025年第12期176-182,共7页

柔性电容应变传感器凭借高柔韧性、轻量化、低功耗和易于集成等特点,在健康监测、人机交互、机器人技术和智能纺织品等领域具有重要应用价值。现阶段柔性电容应变传感器在宽应变下电容信号难以实现线性响应,对于特定场景中的应用特性未... 柔性电容应变传感器凭借高柔韧性、轻量化、低功耗和易于集成等特点,在健康监测、人机交互、机器人技术和智能纺织品等领域具有重要应用价值。现阶段柔性电容应变传感器在宽应变下电容信号难以实现线性响应,对于特定场景中的应用特性未受到重视,针对此,本研究提出一种以液态金属为电极层,生态柔性橡胶为介质层的电容式的弹性应变传感器用于呼吸监测,通过实验测试发现,该传感器在0%~120%的应变范围内灵敏度可达到1.4,最小分辨率为0.01 mm,经100万次的3%拉伸循环后仍能输出电容信号,可用于产生微小形变的呼吸信号长时间监测,且具有良好的水洗性和乙醇消毒性,能根据呼吸变化判断人体运动状态和呼吸状态,为智能医疗提供新的发展方向。 展开更多

关键词 弹性应变传感器 呼吸监测 灵敏度 拉伸疲劳 水洗性 消毒测试

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基于共价有机框架材料的QCM二氧化碳气体检测系统

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作者 赵利强 向星岩 +3 位作者 徐潇依 王刚 陈伟 张彤 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第8期53-59,共7页

为了实现人居环境下高精度二氧化碳气体检测,设计了一种基于共价有机框架材料COF-5的石英晶体微天平(QCM)二氧化碳气体传感器及检测系统。分析了QCM质量灵敏度分布原理并进行了有限元仿真分析,利用超声法合成敏感材料,采用滴涂法制备基... 为了实现人居环境下高精度二氧化碳气体检测,设计了一种基于共价有机框架材料COF-5的石英晶体微天平(QCM)二氧化碳气体传感器及检测系统。分析了QCM质量灵敏度分布原理并进行了有限元仿真分析,利用超声法合成敏感材料,采用滴涂法制备基于金电极的QCM二氧化碳气体传感器,并设计了一种基于FPGA的二氧化碳气体检测系统。实验测试结果表明:开发的二氧化碳气体传感器及检测系统在二氧化碳气体浓度为2000~5000 ppm下表现出良好的线性响应,拟合曲线相关系数为0.988,系统灵敏度为0.034 Hz/ppm,响应时间为32 s,恢复时间为20 s,表现出良好的动态响应性能,系统最大绝对误差小于±25 ppm,且系统具有较好的重复性及选择性。 展开更多

关键词 共价有机框架材料 石英晶体微天平 二氧化碳检测 气体传感器 FPGA

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基于纳米铂黑材料的超高辐射率MEMS红外光源研究 被引量：2

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作者 树东生 陶继方 +3 位作者 徐茂森 赵佳 李炎 张小水 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第3期39-42,51,共5页

本文基于微机电系统(MEMS)设计和加工技术,研制了一种高辐射率、低功耗、高调制速率的MEMS红外(IR)光源,通过在工艺中引入高可靠的纳米铂黑(Pt-black)材料作为红外辐射层,在2~14μm光谱范围内成功实现了99.5%以上的平均辐射效率。在5V... 本文基于微机电系统(MEMS)设计和加工技术,研制了一种高辐射率、低功耗、高调制速率的MEMS红外(IR)光源,通过在工艺中引入高可靠的纳米铂黑(Pt-black)材料作为红外辐射层,在2~14μm光谱范围内成功实现了99.5%以上的平均辐射效率。在5V驱动电压下,该MEMS红外光源的辐射区温度达到407℃,响应时间(T90)为17ms,在10Hz和100Hz工作频率下的调制深度分别达到100%和42%。最后,把该MEMS红外光源芯片集成在一种微型二氧化碳(CO_(2))气体传感器样机中进行了实验验证,结果表明:该器件具备良好的辐射特性和温度特性。该MEMS红外光源可以用于常规的CO_(2)和甲烷(CH_(4))气体检测,以及二氧化硫(SO_(2))、硫化氢(H_(2)S)、六氟化硫(SF_(6))、氨气(NH_(3))等多种工业气体检测。 展开更多

关键词 微机电系统 微型红外光源 红外气体传感器 微机电系统红外光源

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基于可逆水印的神经网络模型完整性验证算法 被引量：1

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作者 杨奥松 王雷 +3 位作者 曹仰杰 庄岩 李颉 任红军 《计算机工程与设计》 北大核心 2024年第2期383-389,共7页

针对深度神经网络模型易遭受完整性破坏问题,提出一种基于可逆水印和模型压缩剪枝理论的快速神经网络模型完整性验证算法Fast-MIV(model integrity verification)。基于模型压缩剪枝理论探究模型的冗余性,筛选对模型原始任务影响较小、... 针对深度神经网络模型易遭受完整性破坏问题,提出一种基于可逆水印和模型压缩剪枝理论的快速神经网络模型完整性验证算法Fast-MIV(model integrity verification)。基于模型压缩剪枝理论探究模型的冗余性,筛选对模型原始任务影响较小、且可被替代的权重参数进行预处理构建待嵌入参数序列;采用差值扩展可逆水印算法,在神经网络卷积层上嵌入对模型篡改敏感的神经网络水印,达到完整性验证的目的。基于ImageNet数据集,对VGG19、DenseNet-121、ResNet-50和Inception-v3等模型的实验验证结果表明,Fast-MIV在不影响模型原始分类任务精度的前提下,能够快速验证模型的完整性并报告模型的受损程度,可以应对数据中毒攻击和结构性破坏。 展开更多

关键词 完整性验证 可逆水印 剪枝 差值扩展 数据中毒攻击 神经网络 预训练

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基于目标检测的VOC泄漏区域识别技术研究 被引量：1

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作者 杨承霖 陈海永 +5 位作者 岳学智 李华曜 邓立齐 郭东歌 王海超 刘欢 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期922-930,共9页

为了解决红外气体成像仪在挥发性有机化合物(VOC)泄漏识别中存在的误识别率高、漏检率高、算法执行效率低以及模型泛化能力差等问题,提出了一种基于运动特征增强的VOC泄漏区识别方法。采用视频序列投影变化率统计的方法确定视频稳定性... 为了解决红外气体成像仪在挥发性有机化合物(VOC)泄漏识别中存在的误识别率高、漏检率高、算法执行效率低以及模型泛化能力差等问题,提出了一种基于运动特征增强的VOC泄漏区识别方法。采用视频序列投影变化率统计的方法确定视频稳定性判定阈值,提取稳定状态下运动背景和运动前景;采用优化线性拉伸的方法对运动前景进行特征增强和异常值过滤;将运动前景与原始帧进行图像融合,并利用目标检测算法进行VOC泄漏区域识别;通过模型预训练和迁移学习的方法,以烟雾数据集和少量VOC泄漏数据集进行了识别模型训练,并将模型迁移至RK3588S嵌入式开发板上进行了执行效率测试。结果表明,该算法在交并比为0.5的情况下,平均精度均值为0.88;交并比在0.5~0.95范围内,平均精度均值为0.51,单帧平均识别时间为49 ms,具有较高的识别精度和识别效率,能够满足实时监测需求。本文中的算法能够保持稳定的模型性能且具有一定的抗干扰能力,为VOC泄漏识别提供了一定的参考。 展开更多

关键词 图像处理 泄漏区域识别 目标检测 挥发性有机化合物泄漏 红外气体成像仪

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基于改进的多元宇宙算法的晶圆生产调度算法 被引量：1

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作者 王银玲 师春雪 +3 位作者 田辉 朱晓然 曹仰杰 卫荣汉 《郑州大学学报（理学版）》 CAS 北大核心 2024年第6期77-83,共7页

针对以最小化最大完工时间为目标的晶圆生产制造系统的调度问题,提出了改进的多元宇宙算法。根据晶圆生产制造系统的特征,构建了一个整数规划模型。针对原始多元宇宙算法的局限性,分别从使用启发式规则生成初始种群、重新定义向最优宇... 针对以最小化最大完工时间为目标的晶圆生产制造系统的调度问题,提出了改进的多元宇宙算法。根据晶圆生产制造系统的特征,构建了一个整数规划模型。针对原始多元宇宙算法的局限性,分别从使用启发式规则生成初始种群、重新定义向最优宇宙移动策略和宇宙更新策略三个方面对算法进行改进。将原始多元宇宙算法、遗传算法、NEH启发式算法、迭代贪婪算法以及通过不同策略改进的多元宇宙算法进行对比实验,结果表明,所提方法可以高效地解决晶圆制造过程中的复杂现象。 展开更多

关键词 晶圆制造 多元宇宙算法 可重入的混合流水车间 调度算法

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紫外-可见光谱水质多参数监测分析方法研究 被引量：3

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作者 王刚 李志 +3 位作者 张杰 孙晨光 任颜颜 何朝阳 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2022年第11期113-118,共6页

为了研究水质污染参数COD、TOC和NO_(3)-N的紫外-可见光谱吸收及交叉干扰特性,搭建了一套水质多参数监测系统,采用化学计量法和偏最小二乘回归算法建立解析模型,并对实际水样进行验证测试。实验表明:对浊度、COD、TOC、NO_(3)-N等溶液... 为了研究水质污染参数COD、TOC和NO_(3)-N的紫外-可见光谱吸收及交叉干扰特性,搭建了一套水质多参数监测系统,采用化学计量法和偏最小二乘回归算法建立解析模型,并对实际水样进行验证测试。实验表明:对浊度、COD、TOC、NO_(3)-N等溶液进行单因变量建模时,预测结果的R2优于0.9987;对浊度、COD和TOC混合溶液进行三因变量建模时,COD和TOC预测结果的R2分别为0.9576和0.9506;对浊度、COD、TOC和NO_(3)-N混合溶液进行四因变量建模时,NO_(3)-N预测结果的R2为0.9460;测量结果呈现良好的线性回归关系。 展开更多

关键词 紫外-可见光谱 水质多参数 监测 化学计量法 偏最小二乘回归

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基于频域水印的人脸图像窜改检测认证方法 被引量：3

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作者 李书领 魏君飞 +3 位作者 庄岩 曹仰杰 李颉 任红军 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2022年第12期3776-3780,共5页

以DeepFake为代表的AI换脸技术为人们的生活带来诸多负面影响,现有的人脸窜改检测算法鲁棒性较弱,缺乏可解释性。针对这一问题提出一种离散小波变换(DWT)、离散余弦变换(DCT)、奇异值分解(SVD)相结合的人脸频域水印算法(face frequency-... 以DeepFake为代表的AI换脸技术为人们的生活带来诸多负面影响,现有的人脸窜改检测算法鲁棒性较弱,缺乏可解释性。针对这一问题提出一种离散小波变换(DWT)、离散余弦变换(DCT)、奇异值分解(SVD)相结合的人脸频域水印算法(face frequency-domain watermarking,Face-FW),通过提取图像人脸特征并压缩加密生成二值水印嵌入图像频域以达到检测人脸窜改、认证原人脸归属人的目的,同时提出动态特征融合算法以降低Face-FW适用范围。选取人脸图像标准数据集CASIA-FaceV5和IMDB-WIKI部分图像嵌入水印并窜改人脸生成测试集CASIA-DF和IMDB-DF。实验结果表明,Face-FW在两个测试集上分别有97.6%和96.9%的检测窜改成功率,优于对比方法,并且算法能够根据非特征融合水印提供人脸认证,具有较强的鲁棒性和可解释性。 展开更多

关键词 人脸窜改检测 人脸认证 频域水印 特征融合 特征压缩加密

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基于偏最小二乘回归算法的空气质量监测系统研究 被引量：8

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作者 王刚 张福印 +3 位作者 李明辉 王金龙 王艺博 武传伟 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第1期37-40,49,共5页

提出了一种基于偏最小二乘回归(PLSR)算法的低成本多参数空气质量监测系统,可用于同时测量PM2.5,PM10,SO_(2),NO_(2),CO和O_(3)等因子。为了消除外界环境的影响并提高系统测量结果的准确性,以标准设备测量的浓度值为因变量,以传感器输... 提出了一种基于偏最小二乘回归(PLSR)算法的低成本多参数空气质量监测系统,可用于同时测量PM2.5,PM10,SO_(2),NO_(2),CO和O_(3)等因子。为了消除外界环境的影响并提高系统测量结果的准确性,以标准设备测量的浓度值为因变量,以传感器输出的原始电压信号值为自变量,采用PLSR进行建模。建模过程简单方便,具有较好的操作性。实验结果表明:标准设备测量PM2.5和PM10结果与预测结果的均方根误差分别为11.64μg/m^(3)和13.35μg/m^(3);标准设备测量SO_(2),NO_(2),CO和O_(3)的结果与预测结果的均方根误差分别为2.77μg/m^(3),15.67μg/m^(3),0.11 mg/m^(3)和28.83μg/m^(3)。 展开更多

关键词 颗粒物 空气质量 监测 偏最小二乘回归

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基于特征提取与选择的气体识别研究

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作者 陈博 王刚 +4 位作者 师春雪 齐国臣 曹仰杰 田辉 卫荣汉 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2023年第2期1-7,共7页

在电子鼻系统中,特征提取和选择以及分类模型都是其性能改进的关键。针对从传感器阵列中提取单一特征时会忽略传感器特异性的问题,提出基于相关性分析来选择每一个传感器最优的特征提取方法,组成最优特征向量进行气体识别,实验表明:通... 在电子鼻系统中,特征提取和选择以及分类模型都是其性能改进的关键。针对从传感器阵列中提取单一特征时会忽略传感器特异性的问题,提出基于相关性分析来选择每一个传感器最优的特征提取方法,组成最优特征向量进行气体识别,实验表明:通过该方式提取的特征向量在分类模型中表现更好,在各模型的平均识别准确率提升了0.027,其中支持向量机和人工神经网络提升效果最明显,分别提升了0.031和0.054。并根据模型特性和实际需求,提出逻辑回归与支持向量机结合的二次分类模型,实验表明该模型能够进一步提高分类准确率,降低具体气体检测场景中辨别气体错误的风险。 展开更多

关键词 电子鼻 传感器阵列 特征提取 特征选择 分类模型

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基于FMEDA的气体探测器SIL验证研究

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作者 武传伟 方雁群 +4 位作者 陈海永 古瑞琴 刘欢 张朋 贾林涛 《电子测量技术》 北大核心 2023年第12期20-25,共6页

为了验证一款运用于爆炸性环境的功能安全型气体探测器的硬件安全完整性等级,通过FMEDA的方法,对气体探测器的元器件进行了失效模式及其影响的分析和随机硬件失效率的计算,并在所采用的在线故障诊断措施基础上量化分析了气体探测器的功... 为了验证一款运用于爆炸性环境的功能安全型气体探测器的硬件安全完整性等级,通过FMEDA的方法,对气体探测器的元器件进行了失效模式及其影响的分析和随机硬件失效率的计算,并在所采用的在线故障诊断措施基础上量化分析了气体探测器的功能安全相关参数。分析结果表明,该款1oo1架构、B类系统、工作在低要求模式的气体探测器的安全失效分数达到94%,安全功能在要求时的危险失效平均概率为6.8×10^(-4),其设计符合标准IEC 61508所规定的硬件安全完整性等级SIL 2的要求。 展开更多

关键词 功能安全 气体探测器 SIL FMEDA 失效率

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