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关键词： Ultrasonic transducers  

摘要： Compared with conventional ultrasonic transducer arrays, the addressed excitation method offers significant advantages in flexibility and circuit complexity. However, researchers have not yet developed systems tailored for industrial nondestructive testing. This study proposes an addressed excitation circuit solution for lead zirconate titanate ultrasonic transducer arrays that was implemented on an 8+8 (64-element) array. The design features row and column gating excitation circuits controlled by negative voltage and pulse-width modulation signals, enabling flexible selection of excitation and reception regions while effectively suppressing electrical crosstalk. The echo amplitude and frequency characteristics under different aperture configurations of addressed excitation were evaluated for echoes from an aluminum block bottom surface. The experimental results demonstrated that increasing the excitation aperture significantly improved the signal-to-noise ratio (SNR), and increasing the reception aperture enhanced the echo peak voltage. The "full-array excitation, full-array reception" mode achieved the best signal quality with a peak voltage of 9.11V and SNR of 34.84 dB, whereas the "full-column excitation, full-column reception" mode achieved the best bandwidth ratio of 32.1%. (Figure presented.) © Shanghai Jiao Tong University 2025.

关键词： 接口电路   信号品质   时钟占空比   截止频率  

摘要： 为确保通信接口的可靠性以及信号传输品质，结合飞行器上常用的OC门串行接口电路，基于Multisim软件，分析信号传输频率与OC门接口电路的匹配性；分别从理论和仿真角度给出常用OC门接口电路的临界状态；并且考虑OC门接口电路组成元器件的变化对信号传输品质的影响。分析结果表明：以常用的OC门接口电路为例，电路截止频率约为43kHz,当输入信号频率高于截止频率，输出无法及时跟踪输入，信号失真。此外，采用OC门传输高码速率信号时，长线传输的分布电容和负载阻抗会造成信号波形的上升沿和下降沿变差，时钟的占空比也会恶化，对飞行器系统关于OC门的选用具有一定的指导意义。

关键词： 锂电池   倍压整流级联   半波整流电路   对称调制   不对称调制  

摘要： 近些年,随着现代社会经济的快速发展,伴随而来的能源紧张与污染排放问题日益明显。为此,我国提出“双碳”目标,不仅加速了能源革命的进程,还推动了新能源产业的发展,而新能源电动汽车是新能源产业的重要支柱之一。锂电池因其能量密度高、寿命长、无记忆性等特点常被选作电动汽车的动力电池,通常将若干节锂电池串并联以满足电动汽车高电压等级需求。但锂电池制造工艺的不同会造成电池单体间性能出现差异,随着锂电池的持续使用,这种差异会变得越来越大,导致电池在使用过程中出现充不满、放不完、过充、过放等问题,严重缩短了锂电池的使用寿命。因此,锂电池均衡电路的研究与发展对减小锂电池单体间的不一致性具有积极意义。 针对目前传统无源均衡电路存在均衡速度慢,成本高的问题,本文在倍压整流电路的基础上进行改进,研究了一种由多绕组变压器与倍压整流级联电路所构成的电池均衡电路。详细介绍了倍压整流级联均衡电路的拓扑结构以及基于对称调制策略的工作模态与工作原理。并通过仿真结果表明该均衡电路在对称调制下,能够稳定快速的实现同组电池单体的电压均衡,验证了理论分析的正确性。 对称调制的倍压整流级联均衡电路虽然可以实现奇、偶电池组组内电池单体的电压均衡,但组间电压差难以消除。对此,通过对半波整流电路中的数学关系进行分析,在倍压整流级联均衡电路半桥侧引入不对称调制策略。详细介绍了基于不对称调制策略的倍压整流级联均衡电路的工作模态与工作原理,并分析了均衡电路特性以及影响均衡电流的关键因素。通过搭建仿真模型对比分析两种调制策略下倍压整流级联均衡电路相关波形,仿真结果验证了理论分析的正确性和不对称调制策略的有效性。 根据倍压整流级联均衡电路的原理分析和仿真模型,搭建了由八节锂电池串联而成的实验平台。实验结果验证了所述均衡电路及其调制策略的有效性,表明了倍压整流级联均衡电路具有良好的均压效果。

关键词： 丝网印刷电路   缺陷检测   CAAB-YOLOv8n   小目标   FP-Growth  

摘要： 随着电子制造业的快速发展,丝网印刷制造技术因其低成本、高效率和大规模生产能力,在柔性电子、智能穿戴设备等领域得到广泛应用。但由于印刷电路生产过程涉及多种工艺,参数更改、设备精度限制以及环境因素的影响,这导致电路产品在制造过程中容易产生缺陷。这些缺陷的存在严重影响着电路性能和产品良率,且现有检测手段存在检测精度受限、计算复杂度较高、对小目标缺陷敏感性不足等问题。因此,如何高效、精准地检测印刷电路缺陷,确认其生成原因,为优化生产提供指导,成为印刷电子制造领域亟待解决的关键问题。基于上述问题,本文针对丝网印刷电路上的缺陷完成了检测与溯源方法的研究,主要工作包括: (1)构建丝网印刷电路表面缺陷数据集Silk-screen printing circuit defect dataset(SPC)。其中采集了四种类型的缺陷:缺失(loss)、溢出(overflow)、划痕(scratch)、边缘锯齿形(serration),并通过Labelimg标注工具进行人工标注,标注格式为YOLO格式确保数据的标准化。此数据集的构建填补了该领域公开数据的空白,为后续缺陷检测与分析研究提供了数据基础。 (2)提出一种改进的CAAB-YOLOv8n缺陷检测模型。该模型创新性构建了CAD模块替换了主干网络中原有下采样模块,以增强对条形特征的识别能力;提出了一种名为ASF-CR的新型颈部结构,增强了对局部小目标的捕捉能力;融合重参数化思想提出了新型检测头DBB-Head,提高了模型推理速度。改进后算法精度达到88.4%、m AP@50达到90.2,参数量仅为33.27M,检测速度达到35.2帧/秒,各项指标均优于基准模型。通过复杂背景下的鲁棒性测试验证了模型在实际工业场景中的适用性,为后续缺陷溯源及印刷工艺参数修正提供理论依据。 (3)实现了缺陷检测与工艺优化的闭环控制系统。在完成缺陷识别后,基于实际生产过程采集的检测数据,开展了系统性的分析,构建了工艺参数与缺陷类型之间的关联规则模型。进一步结合主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)方法,实现了对关键工艺的客观识别与量化分析,为后续工艺参数的优化调控提供了数据驱动的决策支持。验证性实验中缺陷检测准确率达到93.3%、工艺溯源准确率达到81.7%,证明了系统在实际工业场景的应用能力。

摘要： 摘要:论文主题:电子学、电信技术、计算机技术、自动化控制、仪器仪表、材料学、电光学、智能制造、智能建筑、智能汽车、能源管理、工业经济、科学管理、教学实践。栏目:市场分析、研究与设计、工艺与制造、创新应用。投稿邮箱:appic@***,微信:17717632153。

关键词： 测试系统   锁相环   收发通道   射频参数测试  

摘要： 随着近年来射频集成电路技术不断进步,射频集成电路呈现出高频化等发展趋势,这些趋势对射频集成电路测试系统提出了新的要求。射频集成电路测试系统的频率和功率覆盖范围等参数取决于射频通道的设计,测试系统中射频通道宽频率覆盖范围、大功率范围以及高杂散抑制能力是现阶段的主要研究方向。 本论文对射频集成电路测试系统进行了研究,测试系统射频通道分为本振模块与射频收发模块,可对工作频率范围50 MHz～18 GHz的射频芯片进行测试。其中,可变本振模块的信号质量影响射频收发通道的整体性能,是整机宽频带设计的关键;L波段相较于频率更高的波段,具有带内干扰信号多、谐波不易滤除等特点,因此该波段射频通道的设计至关重要。本论文对上述两部分进行了重点研究,并完成了相应的射频通道设计与实现。可变本振模块可生成频率范围为8 GHz～20 GHz高杂散抑制的本振信号,L波段收发模块的工作频率范围为50 MHz～2 GHz,可完成大功率动态范围、低杂散信号的发射与接收。本论文的具体工作内容主要如下: 1.对比当前常用本振频率源方案,分析其优缺点,结合本论文可变本振模块要求,确定可变本振模块总体方案。结合整机要求,对比常见收发机架构,确定射频收发通道总体方案。 2.根据各模块技术指标进行通道设计,并使用仿真软件对射频关键模块各部分进行链路预算仿真。对射频电路PCB板层叠结构、射频走线部分进行设计,并使用仿真软件对射频关键模块整体电路板进行板级仿真,优化宽带匹配。验证射频关键模块各部分设计的合理性和可实现性。 3.完成实物的实现,进行射频关键模块实物测试,对射频关键模块中本振通道和L波段收发通道进行测试,对各模块的设计性能指标和功能进行测试验证。 通过对实物测试可知,本论文所设计的射频集成电路测试系统关键模块本振部分实现了8 GHz至20 GHz的频率范围信号输出,可提供谐波杂散小于-55 d Bc的高质量的本振信号供射频收发链路使用。L波段收发模块可以接收发射的信号频率范围为50 MHz～2 GHz,在基带模块输出信号功率-15 d Bm情况下,可将功率范围为-90 d Bm～+18 d Bm且谐波杂散小于-52 d Bc的信号输出,接收通道可将功率范围为-50 d Bm～+27 d Bm的信号调节到0 d Bm。测试结果满足系统设计指标要求。

关键词： 忆阻器阵列电路   压缩感知   存内计算  

摘要： 压缩感知忆阻器阵列近年来被用于图像压缩和神经信号采集等高维稀疏信号处理任务。忆阻器作为新型非易失性器件,具备在模拟域内执行矩阵向量乘法的能力,为实现压缩感知的存算一体化提供了高效且能耗低的解决方案。然而,当前忆阻器阵列在实际应用中仍面临诸多挑战,包括写入状态的随机性、非线性电导响应以及器件间一致性差等非理想特性,显著制约了系统的计算精度与稳定性。为此,本文首先提出一种具备稳定工作区间映射机制的单忆阻器建模方法,通过限定有效阻态范围以降低状态波动带来的误差。随后,设计了一种具备补偿机制的单排忆阻器阵列电路,显著提升了抗干扰能力,完成了压缩感知中稀疏抽样的关键计算任务。最后,本文对压缩感知忆阻器阵列进行了跨平台联合仿真。论文主要研究内容如下: （1）基于忆阻器的工作原理,完成非理想通用Ta O忆阻器的网表建模。在Ta O忆阻器的工作范围内,明确限定稳定阻态区间,建立输入电压与忆阻器电阻的映射关系。 （2）通过结合振荡开关并利用单一忆阻器的可编程工作范围,完成单排忆阻器阵列设计。该阵列电路可以实现压缩感知中的稀疏采样功能,稀疏信号的权重映射为忆阻器电导。同时,为提高电路的稳定性,防止因偏置积累引发的输出漂移或饱和,提出一种用于动态补偿输入信号直流偏置的方法,完成了补偿型单排忆阻器阵列电路设计。仿真结果显示,乘法运算的残差电流被抑制在10-6量级,积分运算的残差电压被抑制在10-3量级。补偿型电路的残差电流峰值缩减为未补偿电路的三分之一,残差电压峰值缩减为未补偿电路的二分之一。 （3）设计了一种8×8可扩展的二维忆阻器阵列电路,结合分布式虚拟地与动态基线校准技术,有效提升了阵列在非理想器件条件下的鲁棒性,实现了压缩感知中测量矩阵权重的模拟输入功能,并在一定程度上以模拟电路方式替代了传统的数字计算架构。此外,本文进一步构建了LTspice–Matlab跨平台协同优化架构,用于非线性信号和灰度图像仿真测试。仿真结果表明,在压缩感知重建任务中,所设计的阵列电路完成单次信号处理的时延为2.668 ms,非线性信号的平均重建信噪比为28.73 d B,与理论值误差小于1 d B,信号重构成功率在一百次测试中高达99%。在灰度图像仿真中,经电路处理后图像恢复精度可达92.41%以上,验证了所设计电路在实际压缩感知应用中的有效性与稳定性。

关键词： 碳氧比   脉冲中子   中子寿命   能谱测井   谱线  

摘要： 脉冲中子能谱测井仪是为适应不同的测井需要而研制的，在分析测井技术发展、原理和方法的基础上，介绍了脉冲中子能谱测井仪系统实现方案的开发和应用。仪器实验结果证明，该测井仪数据采集速度快，谱线稳定，可以有效改善能谱解释精度，区分地层中的含油层和含水层。

关键词： 石墨烯场效应晶体管   单粒子效应   总剂量效应   6T SRAM单元电路  

摘要： 随着半导体器件工艺的不断发展,传统硅基场效应晶体管(MOSFET)在高频、高速、低功耗以及抗辐照等应用场景下逐渐面临性能瓶颈。石墨烯场效应晶体管(GFET)因其独特的零带隙结构、高载流子迁移率和优异的电子输运特性,被认为是未来新型电子器件的重要候选之一,尤其在航空航天、核工业和深空探测等强辐照环境下具有广阔的应用前景。然而,GFET在辐照环境下可能遭受单粒子效应(SEE)和总剂量效应(TID)引起的性能退化,影响器件的稳定性和可靠性。因此,深入研究GFET在辐照环境下的物理机制及其电学特性变化,对提升其抗辐照能力和实际应用价值具有重要意义。 本文基于Sentaurus TCAD仿真平台,系统研究了顶栅GFET和背栅GFET在不同辐照条件下的电学响应,重点分析了单粒子效应和总剂量效应对器件性能的影响。在单粒子效应研究中,通过不同位置入射重离子、施加不同漏极电压、模拟不同线性能量转移(LET)条件下的重离子入射,获得GFET瞬态电流特性,并对不同栅极结构的响应差异进行对比分析。结果表明,顶栅GFET和背栅GFET的源漏中央位置对单粒子效应最敏感。随着漏极电压的升高,单粒子效应造成的脉冲电流峰值会随之增加,在高LET环境下,器件会表现出更强烈的瞬态电流扰动,但背栅GFET脉冲电流幅值大于顶栅GFET。在总剂量效应研究中,通过施加不同剂量辐照和不同栅极电压并对比转移特性曲线,发现辐照累积效应会导致阈值电压漂移、载流子迁移率降低以及漏电流增大,其中背栅GFET在高剂量辐照下的性能退化更为明显,而顶栅GFET的抗总剂量能力相对较强。这些结果为GFET的抗辐照优化设计提供了重要参考。 此外,本文进一步探讨了GFET在存储器领域的应用,并基于顶栅GFET构建6T SRAM(静态随机存取存储器)存储单元电路,分析其基本功能、VTC(电压传输特性)曲线及噪声容限,以及在辐照环境下的工作状态。仿真结果表明,辐照效应可能会造成电路中器件状态翻转,进而影响SRAM的稳定性,增加数据翻转的风险。本文的研究不仅揭示了GFET在辐照环境下的电学特性变化规律,同时也为其在高可靠性存储器和抗辐照电子器件中的应用提供了理论支持。