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关键词： 气象传感器   智能前端   电路设计  

摘要： 随着我国科技的不断进步，对气象监测的需求日益增长，特别是在农业、环保和防灾减灾等领域，集成多气象传感器的智能前端电路设计与实现是当前亟待解决的重要课题。本文设计了一种集成多种气象传感器的模拟前端电路，包括低压差线性稳压器、可编程增益放大器和逐次逼近寄存器模数转换器等模块；同时，针对各个模块进行了详细的仿真与优化，验证了各模块在不同工艺角和温度条件下的性能，旨在为解决气象监测领域中的技术难题提供新的思路。

关键词： 高校基层党建   党建品牌   “党建铸芯”  

摘要： 高校基层党建工作品牌化是全面推动党建工作开展的有力抓手,是推动工作发展的有效路径。高校基层党建工作品牌的打造,有助于整合全校党建的工作资源,实现党建工作的开创性和创新性,全面推进党建工作的提质增效。加强对高校基层党建工作品牌的培育和建设,是深化实践党建引领、助推高校各项工作全面开展的有效抓手。本文以北京邮电大学集成电路学院“党建铸芯”品牌建设为例,探索高校基层党建工作品牌创建的基本内涵与实践经验。

关键词： 生态网络   形态学空间格局分析(MSPA)   电路理论   景观连通性   长春市城区  

摘要： 城市化进程的加速导致城市生态环境面临着日益严峻的挑战,生态系统的破坏和生物多样性的丧失已经成为亟待解决的问题。构建生态网络是提升城市生态价值、推动城市可持续发展的重要途径。 本研究以长春市城区为研究对象,基于Arc GIS10.8和Fragstats4.2等软件平台定量分析研究长春市2000-2020年土地利用及景观格局的时空变化趋势;接着,采用形态学空间格局分析法（MSPA）和景观连通性指数识别生态源地,综合景观要素的结构属性和功能属性提取研究区的重要生态源;综合考虑自然和人为因素构建综合生态阻力面,通过电路理论提取研究区的潜在生态廊道和生态节点并进行重要性等级划分,初步构建出长春市城区的生态网络。在此基础上,提出新增源地、补充规划走廊、建设关键节点、修复断裂点的修复策略,最后,通过核密度分析和网络分析法对优化前后生态网络的功能与结构进行评价。主要取得的研究成果如下: （1）2000-2020年,区域耕地、林地、未利用地面积减少,建设用地、草地和水域面积增加,其中耕地转为建设用地的趋势变化最为显著,城市的生态用地呈现出萎缩趋势。从景观格局指数来看,形状指数上升,景观元素类型及边缘形状区域复杂化,蔓延度指数下降,香农多样性指数增加,说明生态斑块边缘形状复杂化、空间上呈分散状态分布,景观类型多样性增加而连接度降低,反映了人类活动频繁,区域生态安全面临挑战。 （2）识别生态源27处,斑块总面积为492.92km2。生态源地空间分布极不均衡,呈东北-西南向走势。核心源地集中分布在大黑山脉带,西部缺少生态源。综合阻力值呈现为西高东低、北高南低态势。 （3）提取生态走廊共70条,总长度1449.09km,其中重要走廊25条,呈网状分布在九台区和二道区,连通性较高,一般走廊则分布在南关区、双阳区等生态阻力较高的地区,廊道较长,容易发生断裂。生态节点包括生态夹点114个,区域总面积为7.49km2,大部分分布在九台区的林地和水域中;生态障碍点62个,集中分布在中部和南部地区的耕地和生态用地与城镇的交界处。 （4）在初步构建的生态网络基础上,新增56处生态源地、补充188条规划走廊对长春市城区生态网络进行优化,同时提取生态断裂点193个,物种迁移危险系数较高。 （5）对优化后的生态网络进行核密度分析。从空间分布上来看,核心源地位于高密度区域并与周边生境斑块保持良好连通,生态走廊的发展动向为沿大黑山脉带以西向地势较平坦地区延伸。对比优化前后生态网络结构指数,发现α、β、γ指数分别由优化前的0.9、2.59、0.93提高到1.09、3.11、1.06,说明优化后的城市生态网络连通性得到有效改善,网络结构更加完整。

关键词： 超临界LNG   印刷电路板式换热器   海洋条件   流动与传热   仿真模拟  

摘要： 随着我国经济的快速发展,对天然气的需求急剧上升,天然气作为清洁能源的重要代表,具有储量丰富、燃烧热值高、绿色环保的特点,在我国未来的能源体系中占据十分重要的地位。液化天然气(LNG)是一种通过降温的手段,将天然气冷却转化为液态,以便进行远距离运输的方式。而LNG气化器需要适应狭窄的空间并且拥有在海洋条件下工作的能力,发展结构紧凑并且高效可靠的天然气气化设备对于提高能源利用效率、推动清洁能源的发展具有积极意义。印刷电路板式换热器(PCHE)是一种新型的换热器,其具有传热效率高、耐高温、耐腐蚀、结构紧凑、安全性高和稳定性好等优势。分析海洋条件下对PCHE流动换热性能的影响,对PCHE工程领域的应用有积极作用。 本文首先介绍了计算流体动力学(CFD)的数值方法及其相关基础理论,包括建立模型、网格划分、控制方程、边界条件、湍流模型等。 其次,对超临界LNG在翼型PCHE中的流动换热进行了数值分析计算,通过计算压降、Re数、Nu数以及达西摩擦阻力系数f等分析了不同入口质量通量以及不同工作压力对超临界LNG流动换热性能的影响。结果显示:在工作压力恒定的情况下,随着进口质量通量的增大,摩擦阻力系数f逐渐降低,Nu数逐渐升高,表明随着入口质量通量增大,会增强流动换热能力。在入口质量通量一定时,工作压力越低,超临界LNG的比热越高,且在翼型PCHE中的流速越大,流体的湍流强度越剧烈,对流换热的效率提高,其换热能力也相应地增强。随着压力从9.0 MPa降低到7.0 MPa,超临界LNG在PCHE中的传热能力逐渐增强,7.0 MPa压力下的平均Nu数比8.0 MPa的平均Nu数增加2.6%,比9.0MPa压力下的平均Nu数增加了4.9%。随着压力的降低,翼型PCHE内超临界LNG的传热能力增强,同时伴随着压降的增加。当超临界LNG的工作温度保持在拟临界温度附近时,可以获得最佳的局部换热性能。 由于在海洋上工作时FSRU会受到风浪等不可控因素影响,本文着重分析了横荡运动,这些大幅值、低频率的运动对PCHE内部液体流动以及换热性能带来的影响。结果表明:在横荡条件下工作时,超临界LNG在翼型PCHE中传热系数和压降都会随时间呈现周期性的变化。 最后分析了横荡工况下不同运动周期、频率、振幅等因素对流动换热能力的影响。PCHE在横荡条件下运动时,传热系数和压降的波动接近于正弦函数,且波动周期与海浪晃荡的周期相同。随着幅度和频率的增加,传热系数和压降的波动幅度增大。横荡运动可以强化传热,但会使PCHE的流动性能比静止工况下差。当横荡运动周期分别为0.1s、0.2s、1s时的平均传热系数分别增加了1.90%、1.25%、0.74%。当横荡运动振幅分别为1m、0.2m、0.1m时的平均传热系数分别增加了2.40%、1.86%、0.93%。

关键词： 柴油机电控系统   驱动电路   可靠性设计   热仿真分析  

摘要： 船舶柴油机电控系统(ECU)通常被安装在船舱内的封闭环境中,舱内温度高、工作环境恶劣。驱动电路作为ECU的重要组成部分,负责将控制信号转换为大小不同的电流值,从而控制执行器比例电磁铁产生不同的电磁力使齿条处于不同位置,进而控制柴油机的运行。驱动电路因长期处于大电流,反复关断的工作状态,使其成为了电控系统的主要热源所在,产生的热量若不能及时散发出去,就会导致各元器件的工作温度超过所能承受的温度极限,引起驱动电路失效,影响船舶柴油机的正常运行。因此本文针对执行器驱动电路的工作特性,根据其功能需求进行模块化设计以及热分析研究,具体研究内容如下: 首先,建立执行器驱动电路仿真模型。对主要热源器件功率MOS管进行选型及仿真验证,确定各功能元器件在本设计中的适用性以及可靠性。分别对驱动电路各模块逻辑功能进行仿真分析,通过设置模拟故障信号的方式对驱动电路进行功能验证,并对在不同占空比下,驱动电流大小与电磁阀开度的关系进行研究。利用Pspice AA工具,对驱动电路整体模块从灵敏度分析、容差分析、应力分析三个方面进行设计优化。结果表明,所设计的驱动电路能够满足使用需要。 其次,建立执行器驱动电路热仿真模型。对驱动电路PCB板进行设计布局,通过选择四层板布线并采用大面积铺铜的方式提高其散热能力。对主要发热元器件的损耗进行计算,利用热仿真软件Icepak对驱动电路热模型进行热仿真分析,对比了不同导热材料、铜层厚度、环境温度以及不同工况对驱动电路板散热能力的影响。在此基础上,通过改善铜厚、元器件布局、设计散热器的方式对驱动电路板进行热优化。结果表明,在最高环境温度70℃时,优化后的驱动电路板工作温度为88.93℃,能够满足散热要求。通过Ansys软件对驱动电路板进行了热应力分析,结果表明,最大热应力为141MPa,未超过电路板材料的屈服强度,最大变形量为0.17mm,不会对驱动电路板造成影响,形状保持完整。 最后,搭建执行器驱动电路试验台。设计并完成了驱动电路板驱动功能和高低温工作试验。结果表明,驱动电路板能够在不同工况下正常控制执行器齿条移动。在不同环境温度下,PCB及元器件均处于正常工作温度,能够满足实际应用需要。

关键词： NRZ码   均衡滤波器   跨阻放大器   自动增益控制放大器   带宽拓展  

摘要： 随着信息量的日益增长,光纤通信低损耗、大容量、高速率、抗干扰能力强的传输优势,使其成为当前应用最为广泛的现代通信传输手段。光接收机作为通信系统中重要组成部分也成为了研究热点。光接收机的模拟前端电路的性能对整个系统起到了至关重要的作用,本文在此背景下研究了一种28 Gb/s高带宽光接收机前端放大电路。本次设计提出了在跨阻放大器后级联改良的均衡滤波器结构,解决了传统的光接收机前端电路增益带宽难以同时提升的难题,带宽的提升解决了NRZ码相比于PAM4码消耗带宽多高的缺点,对研究高速NRZ码电路提供了可能。 本文选择NRZ码作为数据信号调制码,采用光检测器的等效输入模型产生我们所需要的光生电流信号,经过后级TIA电路将电流转换为电压信号并放大,跨阻放大器级联改良的均衡滤波器结构拓展了带宽,自动增益控制放大级通过增益控制电路产生相应的控制电压,以此调节多级级联的可变增益放大器的增益值,保证了最终的输出缓冲级的输出信号幅度在不同条件下基本保持一致。多级放大电路采用了多种带宽拓展技术,从而达到我们所需要的带宽值。 本文基于TSMC 65nm CMOS工艺绘制的28 Gb/s的光接收机前端放大电路版图,前端放大电路的整体版图面积为539μm×520μm。经过仿真分析可知,在1.2V电源电压、温度85℃和TT工艺角下,光接收机前端放大电路的输出摆幅约为600 m V,整体电流及功耗的大小为29.91 m A和35.89m W。输入跨阻放大器的等效输入噪声电流为26.35 p A·Hz-1/2,-3d B带宽为26.69 GHz,增益达到50.88d BΩ。加上后级均衡滤波器的带宽和增益值为31.21 GHz和45.06d BΩ。自动增益控制放大器在控制范围内的增益变化范围为9.99 d BΩ-21.40d BΩ,可以很好的适应不同输入电流以及不同工艺角下的幅度变化。在不同工艺角的条件下,最终输出信号的眼图张开度良好且抖动较小。