基于65 nm CMOS工艺, 设计了一种高速低功耗二分搜索算法(Binary-Search)模数转换器(ADC)。与传统Binary-Search结构相比, 该ADC的比较器采用两级动态前置放大器和一级动态闩锁器组合构成, 减小了静态电流, 得到极低的功耗; 失调电压降低到不会引起判决误差, 省去了外接的数字校准模块。因此, 芯片面积减小, 避免了校准模块拖慢比较器的工作速度。后仿结果表明, 当采样频率为1 GHz时, 该Binary-Search ADC的有效位达4.59 bit, 功耗仅1.57 mW。

高锌背景下光谱法同时检测痕量多金属离子浓度时, 由于微型光谱仪光源能量辐射不均匀性, 并且混合溶液中不同离子对不同波段紫外可见光会选择性吸收, 因而如果选取微型光谱仪的积分时间过大, 可能导致光谱能量值达到饱和, 选取积分时间过小可能导致光谱信号的信噪比很低。 积分时间的选择往往取决于研究者的经验和待测离子对紫外可见光的吸收特征。 为了实现能够自动选取微型光谱仪积分时间参数, 提出了一种基于二分搜索的高质量紫外可见光谱信号重构算法, 用于重构由不同积分时间组成的图谱特征更加明显的紫外可见光谱信号。 该方法首先采集不同积分时间下参比溶液的紫外可见光谱能量信号, 然后给定参比溶液的不同目标重构光谱能量信号值, 在每一波长点使用二分搜索算法寻找合适的积分时间采样参数; 然后根据紫外可见光谱的特点, 定义了表示重构后的光谱能量值与目标设定值接近程度的重构精度指标和表示重构信号后与重构信号前的图谱特征区分程度的重构特征显著度指标, 最后, 选取搜索区间范围内重构精度最高的光谱信号作为重构信息量, 利用光谱信号重构信息量重构待测溶液紫外可见光谱能量值, 最终得到待测溶液的重构光谱吸光度信号。 实验结果表明, 该算法能够快速自动地选定目标积分时间采样参数值对紫外可见光谱进行信号重构, 来得到高质量紫外可见光谱信号。 该算法可以使信号重构精度达94.84%, 并且重构特征显著度有所提升。 同时, 相对于重构前的光谱信号, 重构后的光谱吸光度信号得到一定程度增强, 信号信噪比也大大提升, 而且避免了积分时间采样参数需要依靠研究者主观判断选择的问题, 为检测多种痕量金属离子的浓度信息提供了高质量的模型数据。

结合局部曲面拟合和广义二分优化搜索, 提出了用于大尺寸自由曲面形貌测量中多视三维散乱点云自动配准的算法。首先, 对点云微小局部区域进行标准最小二乘曲面拟合, 根据拟合残差提取给定点云的全部非平坦区; 借助图论中“邻接”与“可达”的概念以及非平坦区的空间分布统计特征, 进行相邻点云非平坦区的区域聚类计算以及区域匹配, 进而自动获得配准位姿初值。然后, 计算源点云在目标点云中最靠近点的k邻近, 并向k邻近点的局部移动最小二乘拟合曲面做正交投影, 以提取对应点。最后, 采用广义二分优化搜索进行位姿变换的优化求解。试验结果表明: 该方法稳定、可靠, 无需人工交互, 适用于采样错移情形。在重叠区域内选取150个对应点进行位姿优化时, 平均配准缝隙约为0.02 mm, 可以满足大尺寸自由曲面形貌测量的多视三维散乱点云配准的要求。