1 浙江师范大学 浙江省城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室，浙江金华32004
2 浙江今飞凯达轮毂股份有限公司，浙江金华31005
机器视觉识别常用金属制品边缘时，表面亮度不均易导致边缘误识别，且传统的边缘检测算法去噪的同时也抑制了大量边缘信息，降低了边缘检测质量。本文提出一种基于导向滤波Retinex和自适应Canny的图像边缘检测算法。该算法采用基于导向滤波的Retinex法得到金属制品图像的反射分量，通过加权分布的自适应伽马校正提升反射分量图像对比度；然后，采用自适应各向异性扩散滤波对增强后图像进行去噪处理，抑制增强后图像的噪声及低对比度纹理，再采用改进四方向Sobel梯度模板提取图像边缘；最后沿用传统Canny算法的非极大值抑制及双阈值分割进一步细化边缘。实验结果表明，新算法检测典型金属小零件时，图像锐度指标由原图的47.11提升至68.39，金属表面的亮度标准差从原图的44.76下降至20.16；噪声指标从原图的1.1下降到0.15左右，并且在去噪的同时较好地保留了图像边缘锐度。新方法有效改善了金属表面图像因亮度不均导致的边缘误识别问题，并且提取的边缘连接性较好。
图像处理 亮度不均 金属制品 图像增强 边缘检测 改进Canny image processing uneven brightness metal products image enhancement edge detection improved Canny
1 浙江师范大学工学院，浙江金华 321000
2 东南大学毫米波国家重点实验室，江苏南京 211189
3 IHP，Microelectronics，Frankfurt Oder，15236，Germany
4 Heinz Nixdorf Institute，Paderborn University，33102，Germany
为了实现太赫兹气体频谱分析传感器，对 245 GHz次谐波接收机芯片的片外测试展开研究。建立了 245 GHz次谐波接收机片外测试系统以及基于 245 GHz接收机芯片及发射机芯片的气体频谱分析传感器片外展示测试系统，对 245 GHz次谐波接收机芯片转换增益和带宽进行测试。片外测试系统得到 15 dB转换增益和 15 GHz带宽；片外展示测试系统得到 9 dB转换增益和 16 GHz带宽。片外测试系统和片外展示测试系统结果基本吻合。在片外展示测试系统中加入气腔，即构成气体频谱分析传感器。与现有同类型传感器相比，本文的次谐波接收机具有高增益、高带宽、集成本地振荡信号、低功耗等优势，非常适用于消费电子领域小体积的智能气体频谱分析传感器。
245 GHz次谐波接收机 片外测试系统 片外展示测试系统 气体频谱分析传感器系统 高增益 高带宽 低功耗 245 GHz subharmonic receiver off -chip measurementsystem off -chip demonstratormeasurement system gas spectroscopy sensor system high gain wide bandwidth low power consumption 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(3): 358
1 Engineering College, Zhejiang Normal University, Jinhua 32000, China
2 State Key Laboratory of Millimeter Waves, Southeast University, Nanjing 11189, China
3 IHP, Microelectronics, Frankfurt Oder, 1526, Germany
4 Heinz Nixdorf Institute , Paderborn University, 33102, Germany
介绍了一种应用于气体频谱分析传感器的低功耗245 GHz次谐波接收机，该接收机具有低功耗、高线性度和高集成度的特点.该接收机由四级共基极低噪声放大器、二次次谐波无源反接并联二极管对（APDP）混频器、120 GHz推推型压控振荡器-分频器链路、120 GHz功率放大器和中频放大器构成，采用了特征频率为300 GHz、最大振荡频率为500 GHz的锗硅BiCMOS工艺实现.该接收机芯片实现了10.6 dB的转换增益和13 GHz的带宽，噪声系数为20 dB, 输入1dB压缩点仿真结果为-9 dBm，接收机如果不包括120 GHz压控振荡器-功率放大器链路功耗为99.6 mW，接收机包括120 GHz压控振荡器-功率放大器链路功耗为312 mW.
次谐波接收机 锗硅BiCMOS工艺 低功耗 共基极低噪声放大器 二次次谐波无源反接并联二极管对混频器 中频放大器 245 GHz 245 GHz subharmonic receiver SiGe BiCMOS technology low power common base LNA 2nd passive APDP SHM intermediate frequency (IF) amplifier
1 浙江师范大学工学院，浙江 金华 321000
2 东南大学毫米波国家重点实验室，江苏 南京 211189
3 德国莱布尼兹高性能创新微电子研究所，法兰克福 15236
4 帕德博恩大学海恩茨-尼克斯多夫研究所，帕德博恩 33102
基于IHP锗硅BiCMOS工艺，研究和实现了两种220 GHz低噪声放大器电路，并将其应用于220 GHz太赫兹无线高速通信收发机电路。一种是220 GHz四级单端共基极低噪声放大电路，每级电路采用了共基极(Common Base, CB)电路结构，利用传输线和金属-绝缘体-金属(Metal-Insulator-Metal, MIM)电容等无源电路元器件构成输入、输出和级间匹配网络。该低噪放电源的电压为1.8 V，功耗为25 mW，在220 GHz频点处实现了16 dB的增益，3 dB带宽达到了27 GHz。另一种是220 GHz四级共射共基差分低噪声放大电路，每级都采用共射共基的电路结构，放大器利用微带传输线和MIM电容构成每级的负载、Marchand-Balun、输入、输出和级间匹配网络等。该低噪放电源的电压为3 V，功耗为234 mW，在224 GHz频点实现了22 dB的增益，3 dB带宽超过6 GHz。这两个低噪声放大器可应用于220 GHz太赫兹无线高速通信收发机电路。
低噪声放大器 共基级 共射共基 太赫兹无线高速通信收发机 BiCMOS工艺 LNA 220 GHz 220 GHz common base cascode high speed THz communication transceiver BiCMOS technology
为研究介电弹性体发电机的发电特性, 基于COMSOL有限元软件建立了在纯剪切拉伸方式下的介电弹性体发电机有限元仿真机电耦合模型。该模型基于Yeoh超弹性材料本构, 同时耦合发电机膜内静电力, 根据可变电容理论对发电机电容变化及发电效果进行研究。设计了可Y向预拉伸的纯剪切拉伸装置, 并在不同预拉伸条件下对发电机薄膜样本进行了拉伸实验, 分析了其电容变化及发电效果。对比了仿真数据与实验结果, 仿真模型的电容变化与实验测得的电容变化情况基本吻合, 仿真模型一个周期内的输出电压变化与实验测得的电压变化基本吻合。实验及仿真结果表明, 在相同的拉伸条件下, Y向预拉伸增大了初始电容及电容变化速率, 且当Y向预拉伸λ=1时的上升电压为 83 V, 而λ=2时的上升电压达到 252 V, 改善了发电性能。本文提出的介电弹性体发电机新的研究方法为发电机样机设计提供了新的思路。
有限元建模 纯剪切 Y向预拉伸 机电特性 finite element modeling pure shear pre-stretching in Y direction electromechanical characteristics
利用磨粒流的流变特性, 通过对应力张量的分析, 研究了磨粒流加工中的微切削力。提出了磨粒流加工是兼挤压与微去除方式为一体的复合加工, 微切削动力主要来自于磨粒挤压力、磨粒的犁削力及磨料介质的剪切力。建立了磨粒流动力学模型, 通过改变磨粒流流道的加工条件和测试加工过程的接触区压力、去除量及表面粗糙度等参数, 用量化的方式揭示了磨粒流加工中抽象微切削力的变化规律。最后, 结合COMSOL Multiphysics软件的CFD模块数值仿真了剪切力。结果显示: 基于加模芯的方法有效地提高了磨粒流加工的微切削力, 滑块4经15次循环后表面粗糙度由加工前的2.918 μm下降为1.027 μm, 而去除量下降了0.09 g。实验表明, 磨粒流加工中去除量确有变化, 但随着加工次数增加去除作用迅速削弱, 而表面粗糙度在挤压力的作用下仍有所降低。
磨粒流 精密加工 去除机理 应力张量 挤压 微切削力 abrasive flow precision machining cutting mechanism stress tensor extrusion processing micro removal 光学 精密工程
2014, 22(12): 3324
吉林大学,机械科学与工程学院,吉林,长春,130025
设计了一种利用压电双晶片驱动器代替传统双喷嘴电液伺服阀力矩马达驱动部分的新型电液伺服阀,以期改善现有该型阀的动、静态特性.通过试验得出,设计的压电双晶片驱动器输出位移为82.5μm,全量程位移波动小于0.7μm,谐振频率1.2 kHz,完全满足双喷嘴电液伺服阀对驱动器的要求.试验表明:基于此驱动器的电液伺服阀在频率低于100 Hz的范围内具有良好的线性度,克服了传统双喷嘴电液伺服阀在频宽和抗电磁干扰能力等方面的不足.
电液伺服阀 压电双晶片 反馈控制
