采用自校准方法设计的对数 I/V 转换器

采用自校准方法设计的对数 I/V 转换器

一、用自校正方法设计的对数I/V转换器(论文文献综述)

辛世杰[1](2021)在《红外辐射基准载荷的高精度温控信息获取与处理技术》文中研究表明红外遥感技术是采集地球数据信息的重要技术手段,具有覆盖面积广、探测时间长、机动性强等诸多特点,因而被广泛应用于农业生产、土地利用、国土资源管理、大气监测以及地质灾害检测和调查等各个领域。随着技术的不断进步,气候变化观测和数值天气预报等领域对红外遥感数据提出了更高要求,特别是气候变化观测要求来自红外遥感载荷的测量数据不确定度水平优于0.1K,其10年内的稳定性要求优于0.04K。要实现如此高定量化水平的目标,不仅需要稳定可靠的红外探测设备,还需要高精度的在轨红外辐射源。其中红外探测设备的正常运行需要载荷为其提供稳定的工作环境温度,而辐射源的定标性能更是与其温度直接相关。基于上述重大应用需求,本课题研究设计了红外辐射基准载荷的高精度温控信息获取与处理系统。通过对红外辐射基准载荷的系统组成进行分析,选定其中对温控需求最高的红外辐射源作为本课题设计系统的主要控制研究对象,并研究了其基本架构及溯源链路。针对红外辐射源中的各项核心组件的需求进行了分析,并分配了该辐射源的温度不确定度。在空间应用中,由于电子器件老化及其性能易受环境温度波动的影响,现有的温度测量方法会出现非线性标定性能劣化的问题,导致测量结果出现偏差。本课题在阻值比率测温方法的基础上,提出了一种新的多参考阻值比率测温方法,实质上是将铂电阻与参考电阻的比率限定在较小的范围内,减小了当铂电阻阻值远离参考电阻阻值时,电路非线性对测温结果所造成的影响。将该方法电路与目前测温水平较高的单参考阻值比率测温电路置于恒温箱中进行比较实验,实验结果表明,在5℃~45℃的环境温度下,本方法的最大测量误差约为0.004℃,而单参考阻值比率测温电路的最大测量误差约为0.03℃。因此,该方法基本解决了非线性标定劣化的问题,无需载荷对其进行精密温控,减轻了载荷的热控成本,在环境温度变化剧烈场合中的非线性标定劣化程度更小,更加适合环境温度变化剧烈的应用场景。测量领域常用数字均值滤波器来降低测量噪声,但同时也会造成信号的失真,引入不确定度,现有滤波器评价工具难以对该滤波器对测量结果的影响进行量化。为解决该问题,本课题提出了一种数字均值滤波器不确定度评定方法,通过对温度缓变对象的温度变化率分布函数进行建模,利用该模型模拟生成温度测量序列并将其输入至滤波器中,最后利用不确定度A类评定方法来进行不确定度计算。对黑体实物进行了实验分析,得到了不确定度与采样周期、均值数目的关系曲线,该评定方法为数字均值滤波器设计提供新的考虑方向。针对红外辐射源升降温控制系统进行了热力学模型研究,提出了基于TEC散温器及驱动电压双反馈模型。相较于基于TEC驱动电压的单反馈模型而言,双反馈模型的优点在于考虑了TEC散温器温度波动对温度控制的干扰,可实现干扰的超前控制。设计了基于最长循环周期线性移位寄存器序列的温控系统模型辨识方案,采用增广最小二乘法对系统模型参数进行了辨识与分析,得到该红外辐射源升降温控制系统在制冷及加热模式下的精确数学模型。针对红外辐射源温控系统模型大时滞、非线性、参数时变的特点,研究并设计了一种简化变论域模糊PID控制器,该控制器在保证变论域优点的基础上,删减了变论域中输入变量论域变换的过程。将该控制器与普通变论域模糊PID控制器、模糊PID控制器、PID控制器进行对比实验,仿真实验表明:在不同温度控制幅度下,该控制器均无超调量,而其他控制器的超调量从3.44%至6.70%不等,同时该控制器的稳定时间也要优于其他控制器。为模拟天基应用环境,于在轨真空状态中对红外辐射源温控系统样机进行了性能测试,其温控范围为-20℃~60℃,温度稳定性优于0.027K,温度均匀性优于0.072K;对空间基准红外辐射源在10m处的亮温不确定度进行了评定,其扩展不确定度优于0.143K(k=2)。对样机上微型镓相变固定点的相变温度进行了测量,可根据该相变温度对红外辐射源上铂电阻进行校准,满足ITS-90国际温度标准定义,使得红外辐射源温度具备在轨溯源能力,对提高红外辐射基准载荷的定量化水平具有重要意义。本课题研究成果支撑了航天红外遥感温度量值溯源关键技术研究及应用项目,该项目获得了2020年度中国计量测试学会科学技术进步应用研究类一等奖。

卢建[2](2021)在《基于忆阻器的随机神经网络应用研究》文中研究表明通过在权重或神经元中添加随机性,随机神经网络能够有效克服常规神经网络面临的过拟合、对模型输出过度自信等问题,被应用于对安全性和可靠性要求极高的领域。然而,随着人工智能的迅速发展和数据规模的急剧增加,基于传统CMOS器件的“存算分离”计算结构已无法高效地支持神经网络核心的矩阵-向量积运算和海量数据的处理。此外,当在传统CMOS硬件平台上运行随机神经网络时,往往需要复杂的随机数产生模块为算法模型提供必需的随机性。随着CMOS器件的尺寸即将达到物理极限,传统的硬件平台已无法满足人工智能任务对算力的需求,需要开发具有随机性和非易失性的新原理器件来优化支持随机神经网络的硬件平台。忆阻器,具有非易失、结构简单、功耗低、可微缩性好、易于三维集成以及与CMOS工艺兼容等优点,支持存内计算、并行计算以及模拟计算,被认为是突破传统计算结构,实现新型“存算一体”计算结构的有力候选者之一。此外,忆阻器件中丰富的本征随机性使其成为一个随机存储器件,而这些本征随机性对实现忆阻器基的随机神经网络是十分契合的。本文围绕着如何利用阻变忆阻器中丰富的本征随机性实现随机神经网络,开展了器件本征随机性的测试和表征,忆阻器基随机神经突触和随机神经元的构建,电路设计,硬件系统验证等方面的工作。取得了如下成果:(1)基于忆阻器的Hopfield网络的研究。我们首先制备了1kb的基于1T1R结构的TiN/TaOx/HfOx/TiN器件阵列,对器件的阻值随机性进行了统计测试,并对阻值随机性进行高斯假设检验。在理论分析的基础之上,我们采用软件仿真的方法,研究了权重中随机性的大小对忆阻Hopfield网络在解决优化问题的影响,结果表明存在一个合适的随机性水平对系统的增益最大。(2)基于忆阻器的贝叶斯神经网络的研究。在1kb阵列中随机选择15个TiN/TaOx/HfOx/TiN器件,对器件在不同阻值下的随机性大小进行统计测试,并对测试结果的对数进行线性函数拟合。根据测试和拟合结果,我们采用重参数的方法利用忆阻器阵列表征高斯随机变量,并在此基础之上构建了基于忆阻器的贝叶斯神经网络硬件系统。该硬件系统支持贝叶斯神经网络和高斯随机数产生两种操作模式。(3)基于忆阻器的受限玻尔兹曼机的研究。在对NbOx器件的阈值电压和保持电压的统计测试基础上,对利用NbOx器件转变电压的随机性实现二值随机神经元进行了理论分析,设计了混合CMOS-忆阻器的随机神经元电路,并探讨了器件间转变电压的差异性对神经元电路的影响。针对器件间的转变电压表现出来的差异性,我们提出了一种简单的校正方案以克服这种差异性对神经元电路的影响。在对随机神经元电路的分析和系统仿真的基础之上,我们采用新的权重映射方案,设计了一个基于忆阻器的受限玻尔兹曼机硬件系统,突触采用的是1T1RTaOx/HfOx器件,神经元采用的是基于NbOx器件的随机神经元电路。针对硬件系统中存在着的突触随机性和神经元的随机性,我们进一步对二者的相互作用进行了理论分析,并推导了相关公式以对这两种随机性的相互作用进行量化分析。

田诗园[3](2021)在《光电模数转换信号处理技术研究》文中提出信号的模数转换(ADC)技术是微波信号处理中的重要环节,被广泛的应用在自动控制、高速成像、太空探测、传感器网络等领域。传统的电子ADC因为受到载流子迁移速度的限制,在保证量化精度的前提下很难达到更高的采样速率。为了获得高采样速率、大带宽的ADC,光电ADC系统成为了突破电子ADC瓶颈的一个重要方向。本论文的主要内容包括:首先,在光延迟技术的基础上,设计了一种光采样电量化的模数转换系统方案。该方案采用高速电脉冲对宽谱光源进行开关调制,产生采样光脉冲。然后将采样光脉冲分为多路引入等差延迟,使得各个通道的采样脉冲在时域形成均匀交替的分布,从而提高系统的采样速率。将模拟信号功分为多路对并行的多通道采样光脉冲进行强度调制,然后采用色散光纤对信号光脉冲进行色散,将信号脉冲展宽,最后将展宽后的信号脉冲送入量化模块进行电域内的量化。其次,根据前面提出的模数转换系统设计方案,搭建了 8通道的光电模数转换系统,对系统的光路及电子器件进行了配置,后端利用FPGA可以获取各通道EADC的量化数据,通过上位机中的软件可以实时读取转换后的数据流。整个实验系统实现了 12GS/s的高速采样,信号处理的带宽可以达到3.3GHz。基于搭建的实验系统,详细介绍了后端多路数字信号的处理流程及方法,提出了对多通道数字信号幅度一致性及非线性的校正方法,并验证了其可行性;通过多通道数字信号的校正方法,在经过数字滤波后,实验系统的有效位数得到了有效的提升。对于小于755MHz的低频正弦信号,系统的有效位数可以达到7bit以上;对于1505MHz的高频正弦信号,系统的有效位数可以提升2.4bit左右。根据数据处理结果分析,实验系统的高频有效位数可以达到5.4bit@1.505GHz;系统的3dB带宽可以达到3.3GHz。进一步的,根据系统误差,提出了一种多路并行光采样模数转换数据融合方案,该方案主要采用一种与信号幅度相关的非线性校正方法对多通道数据进行优化处理,从而达到提高系统有效位数的效果。

陈欢[4](2020)在《高速星地相干激光通信系统关键DSP算法研究》文中认为随着我国航天事业的高速发展,各类空间探索卫星在气象预报、灾害预防、环境保护、海洋观测、深空探索以及卫星通信等多方面的应用越来越广泛,大量的空间探测数据需要实时地传输到地面。因此,当今社会对星地通信的传输速率提出了更高的要求,尤其是轨道高度较低、传输延时较短的低轨星地激光通信,预计未来低轨星地下行通信速率将达到40Gbps甚至100Gbps,无中继的低轨卫星直接对地面站激光通信是解决星载大数据下行的必要手段。然而,在无中继的低轨卫星与地面站之间的直接激光通信链路中,受自由空间损耗、大气湍流效应以及收发机损耗等因素的影响,接收到的光信号十分微弱,这使保证足够大的功率预算成为可靠的低轨星地间无中继直接激光通信(简称低轨星地激光通信)的关键所在。目前基于强度调制直接检测(intensity modulation direct detection,IM/DD)的Gbps量级星地激光通信虽然具有可用频谱宽、无需频率申请、抗干扰性强等诸多优势,但因其直接检测所决定的低接收机灵敏度,当信息速率提升到40Gbps、100Gbps时,功率预算难以满足系统要求。而由于采用信号光与本振光的混频,相干光通信系统的接收机灵敏度通常高于IM/DD系统20dB以上,相干光通信成为实现1 00Gbps级低轨星地通信的有效技术手段。因此,结合相干通信技术特点制定100Gbps级低轨星地相干激光通信系统实施技术方案并设计相关损伤抑制的数字信号处理(Digital Signal Processor,DSP)算法对支撑100Gbps级低轨星地激光通信系统研制很有必要。同时,尽管相干检测带来了高接收机灵敏度的优势,但是由于无中继空间信道损耗严重,仅相干检测仍不能满足100Gbps级低轨星地激光通信高功率预算的要求。如何成本有效地提高相干光通信系统的接收机灵敏度并抑制大气湍流效应是低轨星地激光通信的关键技术难题之一。本论文针对高速低轨星地相干激光通信系统关键技术难题开展了深入的研究,主要研究工作及创新点如下。1、针对M/DD调制解调方式难以满足100Gbps级低轨星地激光通信系统的功率预算需求以及大气湍流效应严重恶化系统性能的问题,本论文设计了一种基于星座整形和分集接收的偏振复用-16星座正交幅度调制-相干光正交频分复用(polarization multiplexing-16 quadrature amplitude modulation-coherent optical-orthogonal frequency division multiplexing,PM-16QAM-CO-OFDM)下行 112Gbps/上行 28Gbps低轨星地激光通信系统方案以及基于训练序列的DSP损伤补偿算法。基于相位屏对大气湍流的模拟,搭建了下行112/上行28Gbps PM-MQAM-CO-OFDM低轨星地激光通信仿真平台,对所提系统方案及DSP算法性能进行了仿真分析。仿真结果表明,所设计的112/28Gbps PM-16QAM-CO-OFDM低轨星地激光通信系统方案在下行“星座整形并4分集接收、发射功率1 W(30dBm)、接收孔径31.8cm、发散角30urad”下,上行“星座整形、发射功率为3W(34.8dBm)、接收孔径20cm、发散角15urad”下,能够满足系统功率预算要求,且在强湍流条件(大气折射率结构常数Cn2=6.5×10-14m-2/3)下,仍有下行3.2dB/上行2.0dB的功率富裕度。2、针对高速低轨星地激光通信系统改进接收机灵敏度的迫切需求,尤其是CO-OFDM调制方式对相位噪声敏感的问题,本论文提出了一种相位均匀分布的圆形QAM结合概率整形的星座整形机制。首先将星座图上每圈的星座点均匀分布,以最大化相邻星座点的相位间隔;同时为最大化平均发射功率受限下的最小欧氏距离(minimum Euclidean distance,MED),对圆形16/32QAM星座各圈之间的半径比进行了优化设计。其次,为进一步提高平均功率受限下的MED,对圆形16/32QAM星座进一步进行概率整形。所提的圆形QAM几乎不增加CO-OFDM系统实现复杂度,而概率整形增加的DSP算法复杂度低于5%。经仿真验证,相同信息速率下,基于星座整形的14 GBaud PM-16/32QAM-CO-OFDM低轨星地激光通信系统在1dB功率代价下线宽符号周期乘积Δv·Ts容忍度分别提升12.5%和50%、接收机灵敏度分别改善了约1.2dB和2.2dB。同时,利用空间光调制器模拟大气湍流搭建了离线实验平台,实验验证了所提星座整形机制的有效性。3、在高速下行低轨星地激光通信分集接收系统中,由于不同分集接收支路经历了相互独立的大气信道,不同分集接收支路之间相位不同步,存在相对相位偏移(relative phase offset,RPO)导致的支路间干扰,降低分集增益。本论文在理论分析分集路数、大气湍流强度以及接收孔径对分集增益影响的基础上,针对上述问题提出了一种基于群定时同步及分集支路相位校正的共享本振光源单输入多输出(single input multiple output SIMO)分集接收方案。其中群定时同步通过寻找各个接收支路测度函数和的峰值作为同步起点,消除各个支路之间由定时同步误差引入的相对延迟;而分集支路相位校正则在补偿定时同步误差后,利用共享本振光源分集接收中由激光器频偏、线宽引入的相位噪声在各个支路相同的特点,以信噪比最大的支路信号作为参考信号,校准其余支路信号与参考信号之间的相位差。112Gbps PM-16QAM-CO-OFDM下行低轨星地激光通信系统仿真结果表明,所提的群定时同步和分集支路相位校正机制能有效抑制各个接收支路之间的RPO。不同条件下仿真获得的分集增益如下:在FEC门限为3.8 ×10-3下,接收孔径为31.8cm时,采用4分集接收在弱、中、强大气湍流状态(大气折射率结构常数Cn2分别为6 × 10-16m-2/3、5×10-15m-2/3、6.5 × 10-14m-2/3)下,接收机灵敏度分别改善了2.0dB、10.3dB和8.1dB。

费宬[5](2020)在《基于国产InGaAs焦平面探测器的短波红外成像关键技术研究》文中研究说明短波红外是一种波长范围为0.76 μm-3 μm的电磁辐射,它在电磁波谱中的位置位于可见光和中长波红外之间,利用该波段光进行探测成像能得到不同于可见光以及中长波红外探测成像的信息。短波红外成像方式与可见光成像方式类似,主要利用物体表面反射的光信号实现成像。相比于主要获取轮廓像的中长波红外热成像,短波红外成像获得的图像存在阴影,目标的细节更为丰富,更易于识别辨认;而与可见光成像相比,短波红外成像具备大气传输特性好的特点,在烟、雾、霾等恶劣环境下往往能获得更好的成像效果。短波红外成像以其独有的特点,能够作为可见光和中长波红外成像的有益补充,填补两者之间的光谱空白,推动全波段成像的发展,近年来成为国际研究的热点领域。目前,短波红外成像技术在军用、工业、医疗、农业、航天以及商用等多个领域均有着十分迫切的应用需求,因此该技术具有重要的研究意义和应用价值。本论文基于国产InGaAs焦平面探测器,通过关键驱动采集硬件电路的研制,以及嵌入式控制处理软件和上位机处理显示软件的开发,研制出了面阵凝视型短波红外成像仪,针对影响成像仪成像效果的主要因素开展了短波红外图像处理技术的研究,针对高动态范围场景下的成像开展了短波红外高动态范围成像及显示技术研究,针对照明不良环境下的远距离目标成像探索研究了短波红外激光距离选通成像技术。本论文主要研究内容如下:1.研制了基于国产InGaAs焦平面探测器的面阵凝视型短波红外成像仪,其中InGaAs焦平面探测器选用上海技术物理研究所研制的激光选通InGaAs焦平面探测器。以FPGA芯片为核心研究开发了驱动采集硬件电路,设计了高速双采样全差分信号采集电路,其采集速度高达40MSPS,双采样同时保留参考输出和信号输出的原始数据,全差分具有动态范围大、失真小、抗共模干扰的特性。设计了由嵌入式控制处理软件和上位机处理显示软件组成的处理显示软件,其中嵌入式控制处理软件基于FPGA芯片进行设计开发,采用流水线设计思路,能够实时完成数据采集组帧并为焦平面探测器提供驱动时序;上位机处理显示软件是使用C#语言基于.NET框架设计开发的,其与上位机系统兼容性好,使用方便。所研制的面阵凝视型短波红外成像仪响应波长为0.9 μm-1.7 μm,分辨率为640 ×512,其不包含镜头的尺寸为76 mm × 68 mm × 62 mm,质量约为300 g,功耗为2.5 W,最大帧率可达122 fps。2.针对影响面阵凝视型短波红外成像仪成像效果的非均匀性和盲元等因素进行了研究,并针对性开展了图像处理方法研究。采用国家标准中红外焦平面参数测试方法中的响应法,对面阵凝视型短波红外成像仪的非均匀性和盲元进行了研究,计算得出短波红外成像仪的非均匀性和盲元率,并得到其非均匀性曲线和盲元分布图。根据盲元特性,将面阵凝视型短波红外成像仪的盲元分为成对盲元、单饱和像元、单死像元和十字死像元等,并采用激光光束诱导电流(LBIC)方法对这几类盲元的成因进行了进一步探索,得到各类盲元的成因分别为:PN结和读出电路的错误连接、缺陷和杂质、铟柱断开以及PN结未成型等。根据上述的研究结果,针对不同种类的盲元,针对性提出了以选择性中值滤波为核心的短波红外图像处理方法,能够有效地消除图像中的盲元,改善图像的非均匀性。并针对盲元随面阵凝视型短波红外成像仪工作时间延长而增多的情况,提出了一种基于响应法的实时盲元识别和校正方法,该方法简单易用,能准确识别出该类不断增多的盲元,且对这些盲元有很好的校正效果。3.在安全监控、机器视觉和医学影像领域存在许多对成像动态范围要求很高的场景,为了使面阵凝视型短波红外成像仪能够清晰地展现出场景的明暗细节信息,开展了短波红外高动态范围成像及显示技术研究。基于国产InGaAs焦平面探测器的相关双采样技术,提出了一种高动态范围成像方法,将面阵凝视型短波红外成像仪所获取图像中的像元分为高动态范围像元和常规像元,分别进行处理,并最终合成为一幅图像,该方法能够实现图像动态范围的扩展。除此之外,针对目前常规显示设备因显示动态范围不足而无法显示高动态范围图像的问题,采用全局映射方法中的对数映射结合直方图均衡,对高动态范围图像进行了实时动态范围压缩和显示。将高动态范围成像及显示技术应用于面阵凝视型短波红外成像仪,仍能保证短波红外成像仪良好的实时性,达到100fps以上的帧率,且其图像细节方面的表现明显优于常规成像及显示的图像细节。4.在照明不良的环境下,采用被动成像方式和常规主动照明成像方式对远距离目标成像,均难以获得很好的成像效果。针对这个问题,探索研究了短波红外激光距离选通成像技术。基于面阵凝视型短波红外成像仪,配合主动照明光源和同步控制模块,完成了短波红外激光距离选通成像系统的搭建,通过系统选通门开启时间和主动照明光源光发射时间之间的延时,以及选通门门宽的调整,实现系统成像距离和成像景深的调节,实现了场景中不同距离目标选择性成像的基本功能。短波红外激光距离选通成像系统的最小选通门宽为2.6μs,对应系统成像景深为390m;系统选通门开启时间和光源光发射时间之间的延时调节可以达到ns级别的精度,对应可以实现米量级的系统成像距离调节精度。该方面的探索研究将为后续国产激光选通成像焦平面探测器的优化以及高集成度短波红外激光距离选通成像系统的研制提供重要参考及前期技术支持。论文中的主要创新点和贡献总结如下:1.设计了高速双采样全差分信号采集电路,能够实现焦平面探测器在最高频率工作时的信号采集,双采样同时保留参考输出和信号输出的原始数据,比不采用全差分的方案动态范围提升一倍且不易失真。所研制的基于国产InGaAs焦平面探测器的面阵凝视型短波红外成像仪,积分时间和频率等参数可灵活调节,最大成像帧率可达122 fps。2.针对国产InGaAs焦平面探测器,提出了一种更详细的盲元分类方法,并实验探索了各类盲元的成因,根据探索的结果,提出了以选择性中值滤波为核心的短波红外图像处理方法。同时,对于盲元随面阵凝视型短波红外成像仪工作时间延长而增多的情况,提出了一种基于响应法的实时盲元识别与校正方法。这两种方法能有效地改善面阵凝视型短波红外成像仪非均匀性和盲元的问题。3.提出了一种基于国产InGaAs焦平面探测器相关双采样技术的短波红外实时高动态范围成像技术,并研究了相关的实时高动态范围显示技术。将该技术应用于面阵凝视型短波红外成像仪中,在保证实时成像与显示的同时,丰富了图像层次与细节信息,在动态范围较高的场景下能获得较好的成像结果。4.探索研究了基于面阵凝视型短波红外成像仪的短波红外激光距离选通成像技术。基于面阵凝视型短波红外成像仪,搭建了短波红外激光距离选通成像系统,实现了场景中不同距离目标选择性成像的基本功能。该技术的探索研究有利于推动短波红外成像在照明不良的环境下对远距离目标成像的应用发展。

杨成[6](2020)在《高精度的程控直流稳压电源的设计》文中指出随着人类的科技进步与技术的发展,精密的电子电力测量技术也在不断地发展,越来越多的科研环境、生产环境对供电设备的精度和效率提出了更高的要求。而当前这些高精度仪器主要依赖于海外进口,国内的研究和生产水平与国外同类产品仍具有一定的差距。为此本文设计了高精度的程控直流稳压电源,以此来提升国产化的竞争力,做出新的突破。通过对国内外直流电压源产品进行对比分析,针对国内产品的不足,本文提出了可实现的解决方案,基于实际应用背景,为实现电源系统功能需求,首先对其整体实现结构及路线进行方案确定,硬件上采用主控模块+电源模块+回读测量模块的模块化结构,软件上采用上位机+下位机的可分离式结构,最后通过接口及相应的接口协议将各模块连接成一整个系统,实现高精度,高稳定的可程控的直流稳压电源系统。主要内容如下:(1)主控模块采用ARM+FPGA+MCU控制方式:ARM主要用于命令的收发,信号获取和处理,数据校准与滤波;FPGA控制DAC程控输出、控制ADC采集以及实现可靠的数字逻辑转换与时钟输出;单片机作为辅助控制扩展接口,协助ARM和FPGA完成部分控制功能,保证整个系统的稳定。(2)电源模块采用开关稳压+线性稳压的二级稳压结构,开关稳压作为前级结构主要实现交直流的转换以及直流电源的初步稳压,线性稳压模块作为后级结构主要对前级输出电压进一步滤除纹波、功率放大以及回馈稳压,以实现可程控输出高精度稳压直流信号。(3)测量模块使用差分模拟通道的调理电路设计方案和高精度A/D转换器电路设计,采用集成多通道的Σ-Δ类芯片实现高精度的测量要求,满足输出回采显示以及外部信号的高精度可靠测量。(4)软件系统下位机软件设计主要是满足驱动其他模块,满足上位机及各模块之间的数据通信,控制电源模块和回读测量模块的软件控制、数据滤波、误差校准等行为。上位机软件实现电源模块的输出程控以及测量系统的数据实时显示。(5)为验证设计结果的稳定性及精度,最终根据功能模块的仿真测试及搭建平台实验验证结果进行分析,观察各项仿真结果及测试指标均满足其性能要求。

雷珉[7](2020)在《基于机器学习的人体运动准确度评判系统》文中指出随着技术的发展和人们对健康的渴求,使用传感器做人体动作的准确度判断的研究越来越火热,相关产品也越来越多。早期的研究由于没有相应的行业标准,缺乏通用平台设备,基本上都是围绕着自主设计的可穿戴设备开展的。研究者主要着眼于如何在复杂环境中稳定采集数据或者是如何改良传感器、如何提升模型质量。同时市面上以体感游戏为例的相应产品,是由厂商自行设计传感器、采集数据、训练模型,用户使用时产生的数据没有得到很好的利用。用户必须适应模型,而不是模型根据用户习惯升级性能。同时在现代个人数据的安全越来越重要,联邦学习等隐私保护的算法应运而生。随着智能手机和其他智能设备的发展,计算力飞速提升,在智能手机等智能设备上已经能够计算、运行模型。而在智能手机上本地计算模型,上传分享模型而不是数据,就能在不公开个人数据的情况下共同训练模型。但在制定一个可用的流程框架和使用用户上传的模型上仍面临诸多问题。本文以智能手机等智能设备为平台,构想并实现了一个共享数据的动作准确度判断系统。针对系统的特性选择了合适的算法和运算框架,损失函数和正则式函数,解决了传感器差异问题,上传数据差异问题,传感器位置差异问题。探讨了可能出现的不平衡数据集情况,讨论了现成的不平衡数据集处理算法。提出了利用互补的不平衡数据集进行增量学习的方法来解决不平衡数据集的问题。针对人体测量的数据采集不易、花费高昂的问题,提出了共享数据的解决办法。基于联邦学习的思想,设计了在不同的数据源间以交换模型代替交换数据进行共享数据训练的框架。通过实验采集的数据验证,使用该系统对人体动作的判断准确率是有所提升的。

陈腾腾[8](2020)在《10位纳瓦级逐次逼近型CMOS模数转换器的研究》文中研究表明随着大规模集成电路的飞速发展,可穿戴设备和植入式医疗设备越来越多的进入到我们的生活,这些设备要连续工作几年甚至十几年,因此要求这些设备的能效要尽可能高,故对其模拟前端电路的要求越来越苛刻,模数转换器(analog-to-digital converter,ADC)作为这些设备中模拟电路和数字电路的接口,低功耗也成为它的主要设计指标。逐次逼近型(successive approximation register)ADC结构能效最高,故成为这些设备的不二之选。本文重点研究低压低功耗SAR ADC的电容开关时序和相关电路实现。本文首先介绍了SAR ADC的基础理论,包括SAR ADC目前的研究热点和衡量ADC的特性指标,然后给出SAR ADC的关键模块设计方法,最后基于40nm 1P8M SMIC CMOS工艺对10位低压低功耗SAR ADC完成电路创新和版图设计。本文主要的创新为:一,提出四种电容开关时序,分别是两步两输入比较器结构(TSTC)、半采样结构(HS)、两步四输入比较器结构(TSFC)和改进的两步四输入比较器结构(ITSFC),它们较传统的10位开关方法分别节省了99.83%,98.4%,99.84%,99.56%的平均开关能量和76.37%,50%,84.38%,81.25%的电容面积,综合考虑能效,面积优化,共模点变化情况,线性度,控制复杂性,复位能耗和寄生影响等,对提出的四种开关时序比较,最终选用ITSFC开关时序完成整体SAR ADC的设计;二,采样电路和连接开关采用两倍自举开关来降低开关的非理想效应,并且在采样电路中加入衬偏消除技术和耦合消除技术,使得采样开关的导通电阻恒定,不随输入信号变化,当VDD=0.4V,采样频率为10KS/s,输入信号频率接近奈奎斯特频率时,SFDR和SNDR分别为99.29d B和80.71d B,有效位数为13.12位;三,超低电压动态比较器采用共源共栅电流源结构抑制了沟长调制效应,降低了动态失调电压,限制了比较器延迟随共模电压的变化,节省了电源功耗,衬底驱动的交叉耦合反相器提高了总跨导,提供更强的正反馈,极大的减小了比较器的延迟,当输入共模电压从1/2VDD变化到VDD时(VDD=0.4V),最大延时时间低于3us,动态延迟变化仅有0.25us,动态失调电压仅为0.28m V;四,为了减小基准电压Vcm产生的功耗,设计了低压低功耗基准电路。SAR ADC整体仿真结果表明,当电源电压为0.4V,采样频率为10KS/s,且为奈奎斯特采样时,整体功耗为27.6n W,SFDR和SNDR分别为67.7d B和58.35d B,有效位数为9.40位,最大DNL和INL分别为-0.67/0.88LSB和-0.83/0.80LSB。

王文誉[9](2020)在《基于凝结粒子计数的机动车排放超细颗粒物数浓度在线测量关键技术研究》文中指出近年来,随着我国经济快速发展和人民收入水平不断提高,截至2019年底我国机动车保有量达3.48亿辆。机动车保有量的持续增长导致了严重的环境污染问题,机动车排放颗粒物已成为我国城市大气环境中PM2.5的主要污染源之一。为此,我国依次在《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)》、《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》排放法规中,新增了固态颗粒物数量(Particle Number,PN)排放限值。因此,机动车PN的在线测量对于准确评估机动车颗粒物排放状况具有重要意义。目前,用于机动车排放PN的测量方法主要分为静电法和凝结粒子计数法两大类。静电法是通过反演测量的微电流值来反演获取颗粒物数浓度值,测量精度不高。凝结粒子计数法为直接对颗粒进行单粒子计数,具有极高的测量精度,是目前国内外机动车排放PN法规台架测试的主流方法。然而,在凝结粒子计数过程中,超细颗粒物粒径一般已增长到微米尺度以上,单粒子脉冲信号有概率存在重叠的问题,从而限制凝结粒子计数技术的测量范围。为此,本文在国家重点研究计划项目“移动污染源排放快速在线监测技术研发及应用示范”的支持下,开展了基于凝结粒子计数的机动车排放超细颗粒物数浓度在线测量关键技术研究。设计并研制出超细颗粒物异质凝结增长装置和高带宽光学单粒子计数装置,提出了基于粒子脉冲宽度累积的重叠校正方法,建立了机动车排放超细颗粒物数浓度测量系统,完成了相关的性能评估测试,并开展了机动车台架测试等实验,主要成果如下:(1)在深入分析异质凝结成核理论、单粒子光散射测量理论的基础上,提出了超细颗粒物醇基凝结增长、光学单粒子计数与粒子重叠校正于一体的机动车排放超细颗粒物数浓度测量方案,可以实现凝结环境条件下小流量、高浓度、大粒径颗粒物的准确在线测量。(2)设计了一种基于连续全流方案的醇基超细颗粒物异质凝结增长装置,并建立了多物理场耦合仿真计算模型。通过分析温度、蒸汽分压和饱和蒸气压的非均匀空间分布,深入剖析了过饱和现象与粒子激活的成因,发现最大过饱和度和最小开尔文粒径均在冷凝腔体中心线附近实现。研究了冷凝腔尺寸参数、采样流量与过饱和度、开尔文粒径非均匀空间分布之间的相互影响关系,从而确定了凝结增长装置的关键系统结构与工作参数。定量分析了凝结增长装置温度窗口与粒子激活效率的之间的关系,提出了一种探测截止粒径动态调节的方法,从而可以满足不同应用场合的需求。设计了循环液体式腔体结构和低能耗的高效温控方案,实现了±0.2℃的温控精度,从而保证了冷凝腔中蒸汽过饱和区域的稳定。(3)针对小流量、大粒径与高浓度颗粒物测量的要求,设计了一种基于高带宽粒子脉冲测量方案的光学单粒子计数装置。通过光学设计,实现了焦点光斑宽度为27μm的探测激光输出,以及115°粒子散射光收集角度。为研究粒子脉冲带宽对粒子重叠概率和浓度测量范围的影响,设计了-3dB带宽为190kHz和5.4MHz的光电转换电路,并提出了两种粒子脉冲硬件测量方案。在0.3L/Min采样流量、1mW激光功率和待测15μm标准球形颗粒的工况下,高/低速光电转换电路对应的粒子脉冲半宽分别为650ns和5μs。(4)设计了超细颗粒物异质凝结增长装置、光学单粒子计数装置、外围测控单元和系统主控程序,并在此基础上搭建完成机动车排放超细颗粒物数浓度测量系统。搭建了系统标定实验平台,对测量系统的探测效率、粒子重叠、浓度测量范围、测量准确度和响应时间等参数进行了实验研究。结果表明,TW-10-35温度窗口(饱和腔体温度35℃,冷凝腔体温度10℃)工况下,自研系统50%探测效率对应的粒径(d50)约为4.5nm,TW-20-35工况下d50约为10nm,TW-32-38工况下,d50约为26nm。在15,000#/cm3的测试浓度下,5μs半宽的粒子脉冲信号对应的重叠概率约为56.4%,650ns半宽信号对应的重叠概率仅为9.5%左右。应用粒子脉宽重叠校正方法,自研系统实现了0-2.65x105#/cm3的浓度测量范围,全范围内测量偏差小于10%。在1L/Min旁路高流量模式下系统0-90%响应时间(Tr,90)约为3秒,0.3L/Min低流量模式下系统Tr,90约为3.5秒。(5)开展了测量系统比对测试实验及数据分析,通过与TSI公司的3788型、Airmous公司的A20型凝结粒子计数器进行环境大气气溶胶比对测试实验,结果表明自研系统与二者之间的线性相关性均优于0.99。在中国汽车技术研究中心与国Ⅵ法规PN测量设备(MEXA-2000SPCS,HORIBA)开展了柴/汽油机动车台架测试比对实验,结果表明自研设备与法规PN测量设备之间的统计相关性为94%。最后,在南开大学城市交通排放控制研究中心开展了机动车颗粒物排放特征研究实验,结果表明某型国Ⅴ和某型国Ⅵ测试车辆排放尾气中23nm以下的PN与23nm-2.5μm粒径范围内的PN之比至少为2/5,证明了测试车辆存在大量23nm以下的颗粒物排放。

冯陈[10](2020)在《抽水蓄能机组系统辨识与复杂工况下控制规律研究》文中研究说明太阳能和风电等清洁能源想要大规模接入电网并发挥其作为绿色能源的优势,就必须借助大规模储能技术的消纳和调节。在目前已有的储能技术当中,抽水蓄能技术相比于其他形式的储能技术具有运行成熟且储量大的优点。抽水蓄能技术工况转换迅速、运行灵活性高、负荷响应速度快,可以实时跟踪电力系统的负荷变化。然而,抽水蓄能与新能源的联合运行中仍存在许多问题。大规模新能源的并网,对抽水蓄能机组的运行模式提出了新要求。更频繁的负荷调整、长时间的旋转备用、长时间的负荷工况等新要求给抽水蓄能电站的运行来了新的挑战。尤其在稳定性和安全性方面,由于可逆式机组固有的反“S”区不稳定运行特性以及调速励磁系统水-机-电能量转换过程中耦合效应日益显着,传统的抽水蓄能运行方式已无法满足新形势下电网的调节需求。在此背景之下,针对抽水蓄能机组稳定、安全和高效运行所亟需解决的关键科学问题与技术难点,本文以抽水蓄能机组系统辨识与复杂工况下控制规律研究为切入点,在充分探讨抽水蓄能调节系统各组成部分的动态机理与非线性特性的基础上,分别搭建了具有复杂过水系统的调速系统模型与调速励磁系统水-机-电耦合模型,以智能优化算法、人工神经网络、多目标优化理论、小扰动特征分析、模型预测控制方法为技术支撑,深入开展抽水蓄能机组参数辨识、模型辨识、改善反“S”区动态特性以及调速励磁耦合控制规律的研究,建立了抽水蓄能机组建模-辨识-控制层层递进的研究体系。本文的主要研究工作与创新成果如下:(1)系统研究了抽水蓄能机组调速系统和励磁系统各组成部分不同模型表达及适用条件。针对水泵水轮机反“S”区建模困难的问题,引入对数投影法和改进Suter变换对水泵水轮机全特性曲线进行预处理,解决了反“S”特性区域插值计算的多值性问题。搭建了适用于不同研究工况的带有复杂过水系统的调速系统模型与调速励磁系统水-机-电耦合模型,为后续系统辨识与复杂工况下控制规律的研究奠定了模型基础。(2)针对复杂过水系统和调速励磁耦合特性引起的参数辨识难题,研究了基于智能优化算法的参数辨识方法,引入人工羊群算法并结合Levy游走、混沌变异及弹性边界处理策略,提出了一种改进人工羊群智能优化算法,建立了基于改进人工羊群算法的参数辨识框架。通过机组的开关机过程,直接辨识复杂过水系统的管段参数;通过并网运行的调节过程,实现了调速励磁系统水-机-电耦合模型的高精度一体化参数辨识。(3)针对数据具有长期依赖关系和普通神经网络训练中面临的梯度消失问题,通过引入长短时记忆神经网络来实现带有复杂过水系统的抽水蓄能机组调速系统的高精度离线模型辨识;针对普通反向传播算法面临的训练收敛速度慢、在线调整困难的问题,引入了兼具普通BP神经网络非线性描述能力强和递推最小二乘法计算简单优点的带遗忘因子的在线序列极限学习机,实现了抽水蓄能机组调速励磁系统水-机-电耦合模型的高精度在线模型辨识。(4)针对机组低水头启动易受反“S”特性影响产生转速振荡的问题,提出了兼顾速动性和稳定性的基于多目标羊群算法的优化框架,有效抑制低水头开机时机组转速的反复振荡。为了从根本上改善抽水蓄能机组在反“S”区的动态特性,本文首次探讨了利用变速机制避免机组深入反“S”区运行的可行性,结果表明低水头工况下可以通过降低转速使机组的运行区域在全特性曲线上向左移动从而有效避免反“S”区,使机组具有更好的动态特性,也为常规定速抽水蓄能机组的改造与发展提供了新参考。(5)为了实现抽水蓄能机组调速励磁系统水-机-电能量转换过程的耦合控制,引入特征值分析法对调节系统进行小扰动稳定性分析,在此基础上给出了经典“PID+VAR+PSS”控制策略多工况下的多目标优化和决策方法。提出了一种基于带遗忘因子在线序列极限学习机的预测模型、阶梯式控制增量约束、人工羊群算法滚动优化的智能模型预测控制策略,通过不同工况下与经典控制策略对比的实验,验证了所提智能模型预测控制方法进行调速励磁耦合控制的优越性,并引入非线性动力学理论对智能模型预测控制器进行了稳定性分析。

二、用自校正方法设计的对数I/V转换器(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、用自校正方法设计的对数I/V转换器(论文提纲范文)

(1)红外辐射基准载荷的高精度温控信息获取与处理技术(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 遥感技术发展现状
        1.1.2 在轨辐射定标技术瓶颈
    1.2 在轨辐射定标基准源研究现状及技术难点
        1.2.1 研究现状
        1.2.2 技术难点
    1.3 高精度温控技术研究现状及技术难点
        1.3.1 研究现状
        1.3.2 技术难点
    1.4 课题主要研究内容
第2章 红外辐射基准载荷的高精度温控应用需求研究
    2.1 红外辐射基准载荷系统组成及分析
        2.1.1 系统组成
        2.1.2 高精度温控需求分析
    2.2 空间红外基准辐射源基本原理
        2.2.1 空间红外基准辐射源基本架构
        2.2.2 空间基准载荷红外辐射源溯源链路
    2.3 红外辐射源核心组件需求分析
        2.3.1 温度测量组件
        2.3.2 半导体制冷器及其散温组件
        2.3.3 红外辐射源结构设计
        2.3.4 绝热棉及多层绝热组件
        2.3.5 微型相变固定点单元
    2.4 不确定度分配
        2.4.1 基本原理
        2.4.2 空间基准载荷红外辐射源不确定度分配
第3章 面向红外辐射基准载荷应用的高精度测温技术研究
    3.1 主流测温电路原理及局限性分析
    3.2 测量电路非线性校正原理简介
    3.3 基于电阻比率测温结构的多参考阻值比率测温方法研究
        3.3.1 针对非线性误差问题的研究
        3.3.2 针对铂电阻阻值计算不连续问题的研究
    3.4 基于同激励源及同信号路径的可扩展式电阻阵列研究
        3.4.1 工作原理
        3.4.2 快速判定电阻区间算法
    3.5 数字均值滤波器的不确定度评定方法研究
        3.5.1 现有滤波器评价工具的局限性研究
        3.5.2 温度测量系统信号模型的研究
        3.5.3 典型温度信号序列的构建方法
        3.5.4 数字均值滤波器的不确定度评定算法
        3.5.5 黑体温度特性模型验证
        3.5.6 均值滤波器的不确定度评定测试
    3.6 本章小结
第4章 基于多参考阻值比率结构的测控温系统电子学设计
    4.1 低漂移高精度恒流源电路研究
        4.1.1 恒流源电路基本原理及影响因素研究
        4.1.2 低漂移高精度恒流源电路设计
    4.2 测控温系统硬件设计
    4.3 电路性能分析与实验
        4.3.1 多参考阻值切换调节因子作用效果实验
        4.3.2 温度测量稳定性等效实验
        4.3.3 温度测量分辨能力等效实验
        4.3.4 温度测量非线性标定劣化实验
        4.3.5 温度测量电路校准与检定
        4.3.6 热控驱动电路分辨能力实验
        4.3.7 热控驱动电路输出稳定性实验
        4.3.8 功率测量电路分辨能力实验
    4.4 本章小结
第5章 红外辐射源温控系统建模与研究
    5.1 红外辐射源升降温控制系统热力学模型研究
        5.1.1 半导体制冷器基本原理
        5.1.2 红外辐射源温控系统的热力学模型研究
        5.1.3 基于TEC散温器温度及驱动电压双反馈的模型研究
        5.1.4 基于TEC驱动电压单反馈的模型研究
        5.1.5 单反馈模型与双反馈模型的比较
    5.2 红外辐射源温控系统模型辨识方法研究
        5.2.1 基于最长循环周期线性移位寄存器序列的黑体温控系统模型辨识
        5.2.2 基于增广最小二乘法的模型参数辨识
    5.3 本章小结
第6章 空间红外辐射基准源的温度控制技术研究
    6.1 变论域模糊PID控制基本原理简介
    6.2 针对输入变量的简化变论域研究
    6.3 红外辐射源温控系统的控制器设计及其关键参数
        6.3.1 模糊化和解模糊设计
        6.3.2 模糊规则设计
        6.3.3 模糊推理设计
        6.3.4 基于简化变论域对模糊化环节的重设计
        6.3.5 红外辐射源温控系统控制器关键参数
    6.4 遗传算法对控制器关键参数的优化
        6.4.1 基本原理
        6.4.2 适应度函数设计
    6.5 温控仿真结果
    6.6 本章小结
第7章 空间红外辐射基准源温控系统性能测试及评估
    7.1 红外辐射源温控性能仿真实验
        7.1.1 红外辐射源机械结构设计
        7.1.2 辐射源温控性能仿真与分析
    7.2 空间红外基准辐射源性能测试
        7.2.1 短期稳定性及均匀性实验
        7.2.2 温控曲线波动及异常扰动分析
        7.2.3 长期稳定性及均匀性实验
        7.2.4 微型镓相变固定点相变温度测量
        7.2.5 相变温度随加热功率的变化关系研究
        7.2.6 红外辐射源空腔发射率仿真
    7.3 空间红外基准辐射源不确定度评定
    7.4 本章小结
第8章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(2)基于忆阻器的随机神经网络应用研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 随机神经网络的类别
        1.2.1 人工神经网络模型
        1.2.2 随机神经网络的分类
    1.3 CMOS基神经网络硬件
    1.4 忆阻器基神经网络硬件及挑战
        1.4.1 忆阻器基神经网络
        1.4.2 忆阻器基神经网络挑战
    1.5 选题意义与研究内容
第二章 忆阻器件的本征随机性概述
    2.1 忆阻器概述
        2.1.1 忆阻器的分类
        2.1.2 忆阻器的性能参数
        2.1.3 氧空位细丝型忆阻器的转变模式
        2.1.4 阈值型忆阻器的转变模式
        2.1.5 忆阻器阵列集成方案
    2.2 忆阻器件的随机性
    2.3 忆阻器基神经网络的随机性
        2.3.1 忆阻器基神经突触中的随机性
        2.3.2 忆阻器基神经元中的随机性
    2.4 本章总结
第三章 基于忆阻器的Hopfield网络
    3.1 Hopfield网络简介
        3.1.1 Hopfield网络简介
        3.1.2 Hopfield网络权重中随机性分析
    3.2 突触器件制备及电学特性测试
        3.2.1 器件制备
        3.2.2 器件的电学特征及随机性测试
    3.3 器件阻值的随机性对Hopfield网络解决优化问题的影响
    3.4 本章小结
第四章 基于忆阻器的贝叶斯神经网络
    4.1 贝叶斯神经网络
        4.1.1 贝叶斯神经网络简介
        4.1.2 贝叶斯神经网络的硬件平台
    4.2 随机神经突触表征
        4.2.1 基于忆阻器的随机突触表征
        4.2.2 基于忆阻器的贝叶斯神经网络仿真分析
        4.2.3 基于忆阻器的高斯随机权重分析
    4.3 基于忆阻器的贝叶斯神经网络硬件系统
    4.4 本章小结
第五章 基于忆阻器的受限玻尔兹曼机
    5.1 受限玻尔兹曼机
        5.1.1 受限玻尔兹曼机简介
        5.1.2 受限玻尔兹曼机硬件平台
    5.2 NbO_x器件的制备及电学测试
        5.2.1 NbO_x器件的制备
        5.2.2 NbO_x器件的电学测试
    5.3 基于NbO_x器件的随机神经元设计
    5.4 系统软件仿真
    5.5 忆阻受限玻尔兹曼机的硬件设计
        5.5.1 权重映射方法
        5.5.2 全硬件受限玻尔兹曼机系统设计
    5.6 随机神经元和随机突触的相互作用
    5.7 本章小节
第六章 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的成果

(3)光电模数转换信号处理技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 光电模数转换的研究意义
    1.2 模数转换器的基本介绍
        1.2.1 模数转换的基本原理
        1.2.2 模数转换的基本参数
    1.3 光电模数转换及数字信号处理的研究现状
        1.3.1 光采样电量化模数转换器
        1.3.2 电采样光量化模数转换器
        1.3.3 全光模数转换器
        1.3.4 光电模数转换信号处理的研究现状
    1.4 论文主要研究目标及内容
第二章 光电模数转换系统的设计
    2.1 采样光脉冲的产生
        2.1.1 采样光脉冲产生的基本原理
        2.1.2 系统光源的设计
    2.2 光域采样
        2.2.1 光域采样的基本原理
        2.2.2 光延迟技术
        2.2.3 光延迟的分类
        2.2.4 基于光纤色散的脉冲展宽
    2.3 电域的量化
    2.4 本章小结
第三章 光电模数转换实验研究
    3.1 光电模数转换的实施方案
    3.2 关键部件的实验研究
        3.2.1 调制器阵列非线性情况分析实验
        3.2.2 调制器阵列幅度一致性实验
    3.3 光电模数转换实验系统的搭建
        3.3.1 光路配置
        3.3.2 电子配件
    3.4 8路光电模数转换实验系统
    3.5 本章小结
第四章 光电模数转换信号处理
    4.1 多通道数字信号的处理
        4.1.1 多通道数字信号处理的基本流程
        4.1.2 脉冲的延迟匹配
        4.1.3 多通道数字信号的时域排序
        4.1.4 多通道数据的拼接融合
        4.1.5 数字信号的滤波处理
        4.1.6 数字信号处理结果
    4.2 多通道幅度一致性校正
        4.2.1 多通道幅度一致性校正方法
        4.2.2 多通道幅度一致性校正结果
    4.3 调制器的非线性校正
        4.3.1 M-Z调制器的非线性分析
        4.3.2 M-Z调制器的非线性校正方法
        4.3.3 M-Z调制器的非线性校正结果
    4.4 多通道数字信号处理的优化方案
    4.5 光电模数转换系统实验结果及分析
    4.6 章节小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读学士学位期间取得的成果

(4)高速星地相干激光通信系统关键DSP算法研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 星地激光通信的研究背景与研究意义
    1.2 高速星地激光通信的研究现状和技术难点
        1.2.1 研究现状
        1.2.2 高速低轨星地相干光通信的主要技术难点
    1.3 论文的主要研究内容和结构安排
    参考文献
第二章 112/28Gbps低轨星地相干激光通信系统方案设计
    2.1 低轨星地相干激光通信系统链路损耗分析
        2.1.1 大气吸收与散射
        2.1.2 大气湍流
        2.1.3 链路损耗估算
    2.2 相干单载波与多载波OFDM系统方案对比分析
    2.3 112/28Gbps PM-16QAM-CO-OFDM低轨星地激光通信系统方案设计
        2.3.1 PM-16QAM-CO-OFDM发射端DSP处理单元设计及关键参数影响分析
        2.3.2 PM-16QAM-CO-OFDM接收端DSP处理单元设计及关键参数影响分析
        2.3.3 星座整形及分集接收增益
        2.3.4 112/28Gbps低轨星地激光通信功率预算计算
    2.4 112/28Gbps PM-MQAM-CO-OFDM低轨星地通信系统仿真方法研究
        2.4.1 大气湍流效应模拟方案
        2.4.2 112/28Gbps PM-MQAM-CO-OFDM系统接收机灵敏度仿真分析
        2.4.3 训练序列对接收机灵敏度影响仿真分析
        2.4.4 导频数对接收机灵敏度影响仿真分析
    2.5 本章小结
    参考文献
第三章 PM-MQAM-CO-OFDM系统星座整形方案
    3.1 相位均匀分布的圆形QAM结合概率整形的星座整形机制设计
        3.1.1 相位均匀分布的圆形QAM结合概率整形的星座整形机制
        3.1.2 星座整形实现代价分析
    3.2 基于相位均匀分布的圆形QAM结合概率整形的PM-CO-OFDM系统性能仿真
        3.2.1 14/3 .5GBaud PM-1 6/3 2QAM-CO-OFDM星地激光通信系统仿真模型
        3.2.2 仿真结果及性能分析
    3.3 离线实验验证和性能分析
        3.3.1 14GBaud PM-16/32QAM-CO-OFDM离线实验平台
        3.3.2 离线实验结果及分析
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 基于群定时同步及分集支路相位校正的共享本振SIMO分集接收大气湍流抑制方案
    4.1 基于群定时同步及分集支路相位校正的共享本振光源SIMO分集接收方案
        4.1.1 基于群定时同步及分集支路相位校正的共享本振光源SIMO分集接收方案概要
        4.1.2 基于MRC的共享本振光源SIMO分集接收方案信噪比理论分析
        4.1.3 群定时同步及分集支路相位校正机制设计
    4.2 基于群定时同步及分集支路相位校正的共享本振SIMO分集接收方案仿真验证
        4.2.1 112Gbps PM-16QAM-CO-OFDM共享本振SIMO分集接收系统仿真模型
        4.2.2 仿真结果及性能分析
    4.3 本章小结
    参考文献
第五章 基于星座整形和分集的112/28Gbps PM-MQAM- CO-OFDM星地激光通信系统性能分析
    5.1 基于星座整形和分集接收的112/28Gbps PM-MQAM-CO- OFDM星地激光通信系统仿真
    5.2 仿真结果及分析
    5.3 本章小结
    参考文献
第六章 论文总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 未来工作展望
缩略词索引
致谢
攻读博士期间发表学术论文及参与科研项目情况

(5)基于国产InGaAs焦平面探测器的短波红外成像关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 国内外研究进展及分析
    1.3 论文的研究意义
    1.4 论文的主要研究内容
    1.5 小结
第二章 面阵凝视型短波红外成像仪
    2.1 面阵凝视型短波红外成像仪工作流程
    2.2 InGaAs焦平面探测器
    2.3 面阵凝视型短波红外成像仪研制
        2.3.1 面阵凝视型短波红外成像仪硬件设计
        2.3.2 面阵凝视型短波红外成像仪软件设计
    2.4 面阵凝视型短波红外成像仪样机及成像效果
    2.5 小结
第三章 影响短波红外成像效果的主要因素研究及图像处理
    3.1 影响短波红外成像效果的主要因素
        3.1.1 非均匀性
        3.1.2 盲元
    3.2 主要因素研究
        3.2.1 非均匀性研究
        3.2.2 盲元研究
    3.3 短波红外图像处理
        3.3.1 常用短波红外图像处理方法
        3.3.2 短波红外图像处理方法研究
    3.4 图像处理效果及讨论
        3.4.1 与常用图像处理方法的比较
        3.4.2 图像处理效果
    3.5 小结
第四章 短波红外实时高动态范围成像及显示研究
    4.1 高动态范围成像及显示
        4.1.1 高动态范围
        4.1.2 常用的高动态范围成像方法
        4.1.3 常用的高动态范围显示方法
    4.2 短波红外实时高动态范围成像及显示技术研究
        4.2.1 InGaAs焦平面探测器的相关双采样技术
        4.2.2 基于相关双采样技术的实时高动态范围成像技术研究
        4.2.3 实时高动态范围显示技术研究
    4.3 高动态范围成像及显示实验与讨论
        4.3.1 高动态范围成像及显示实验
        4.3.2 实验结果及讨论
    4.4 小结
第五章 短波红外激光距离选通成像
    5.1 短波红外激光距离选通成像技术
        5.1.1 短波红外被动成像技术与主动照明成像技术
        5.1.2 短波红外激光距离选通成像技术的由来及意义
        5.1.3 短波红外激光距离选通成像技术的原理
    5.2 短波红外激光距离选通成像系统结构
        5.2.1 总体结构介绍
        5.2.2 主动照明光源
        5.2.3 短波红外成像仪
        5.2.4 同步控制模块
    5.3 短波红外激光距离选通成像实验与讨论
        5.3.1 短波红外激光距离选通成像实验
        5.3.2 实验结果
        5.3.3 问题讨论与分析
    5.4 小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
        6.1.1 工作总结
        6.1.2 创新点和贡献
    6.2 存在的不足与今后的研究方向
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的论文及获得的奖励
附录
学位论文评阅及答辩情况表

(6)高精度的程控直流稳压电源的设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景与研究意义
    1.2 国内外发展状况
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
        1.2.3 国内外研究趋势
    1.3 研究内容及主要任务
    1.4 本文结构安排
第二章 系统总体方案设计
    2.1 程控直流稳压电源系统介绍
    2.2 需求分析
        2.2.1 功能需求
        2.2.2 性能需求
    2.3 系统整体结构方案选择
    2.4 系统方案重难点分析
    2.5 硬件总体方案
    2.6 软件总体方案
    2.7 本章小结
第三章 硬件系统设计
    3.1 开关电源电路设计
        3.1.1 EMI滤波电路
        3.1.2 整流滤波电路
        3.1.3 功率变换电路
        3.1.4 PWM调制
    3.2 线性稳压电路设计
        3.2.1 功率放大
        3.2.2 档位切换电路
        3.2.3 反馈回路
        3.2.4 DAC电路设计
    3.3 电路保护及散热
    3.4 数据回采及测量电路
        3.4.1 调理电路
        3.4.2 ADC电路设计
    3.5 多核主控系统电路设计
        3.5.1 ARM控制电路
        3.5.2 FPGA控制电路
        3.5.3 单片机控制电路
        3.5.4 多核控制
    3.6 显控平台
    3.7 外部扩展及接口电路
    3.8 本章小结
第四章 系统逻辑与软件设计
    4.1 整体软件结构方案
    4.2 主控程序分析
    4.3 稳压源模块软件
        4.3.1 数模转换逻辑分析
        4.3.2 SPI传输
    4.4 回读测量模块逻辑分析
        4.4.1 模数转换逻辑分析
    4.5 串口通讯程序
    4.6 数字校准分析
    4.7 上位机通讯程序分析
    4.8 本章小结
第五章 电路仿真与系统测试
    5.1 电源模块测试仿真
        5.1.1 EMI滤波电路仿真
        5.1.2 整流滤波电路仿真
        5.1.3 功率放大电路仿真
    5.2 测量模块测试仿真
        5.2.1 调理通道测试
    5.3 系统数据性能测试
        5.3.1 测试环境与设备
        5.3.2 电源输出稳定度测试
        5.3.3 电源输出精确度测试
        5.3.4 测量稳定度测试
        5.3.5 测量精度测试
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录
攻硕期间取得的研究成果

(7)基于机器学习的人体运动准确度评判系统(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 数据采集处理
        1.2.2 运动传感器传统应用
        1.2.3 动作判断相关研究
        1.2.4 数据共享,增量学习
    1.3 本文的内容和组织
第二章 人体动作准确性判断技术基础与数据采集处理
    2.1 引言
    2.2 人体动作准确性判断技术基础
        2.2.1 IMU传感器的原理
        2.2.2 人体动作准确性判断系统结构
        2.2.3 传感器数据采集设备
        2.2.4 数据预处理技术
        2.2.5 特征提取与约减
        2.2.6 分类算法
    2.3 数据的采集
        2.3.1 数据的来源
        2.3.2 采集的目标计划
        2.3.3 实际的采集情况
    2.4 数据的处理、计算与保存
        2.4.1 原始数据预处理
        2.4.2 原数据特征提取
        2.4.3 特征约减
        2.4.4 模型的保存
    2.5 本章总结
第三章 俯卧撑动作的动作准确度模型判断与不平衡数据集的处理方法
    3.1 模型的算法选择
    3.2 使用的框架选择
    3.3 俯卧撑动作数据的采集过程
    3.4 模型细节比较
        3.4.1 不同算法的区别
        3.4.2 特征约减方法区别
        3.4.3 正则式方法区别
        3.4.4 模型调参对于准确率的影响
    3.5 不平衡数据集
        3.5.1 不平衡数据集的正常处理办法
        3.5.2 共享数据的不平衡数据集互补方法
        3.5.3 针对数据的处理方法效果验证
        3.5.4 针对算法的处理方法验证
        3.5.5 共享数据的不平衡数据集互补方法验证
    3.6 本章总结
第四章 小燕飞动作的模型细节验证与共享数据情况下数据处理方法
    4.1 小燕飞的数据采取
    4.2 数据的处理与模型的细节讨论
        4.2.1 特征约减方法对比:
        4.2.2 模型的主损失函数
    4.3 基于联邦学习思想的共享数据训练方法
        4.3.1 将数据分多次训练的原理
        4.3.2 将数据分多次训练的准确率下降情况与抑制手段
        4.3.3 为数据质量进行排名
        4.3.4 新数据出现时平台如何更新
        4.3.5 用户角度获取模型参与训练的价值与过程
        4.3.6 共同训练方法的简单评测
    4.4 手脚对称动作的取用
    4.5 自传自标定数据对于模型效果的提升
    4.6 本章总结
第五章 总结和展望
    5.1 本文总结
    5.2 未来展望
致谢
参考文献
附录 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目
详细摘要

(8)10位纳瓦级逐次逼近型CMOS模数转换器的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 ADC的种类和特点
    1.3 课题研究内容及论文结构
第二章 SAR ADC概述
    2.1 SAR ADC研究热点
        2.1.1 高效的开关方法
        2.1.2 总电容优化
        2.1.3 高速SAR ADC结构
    2.2 SAR ADC主要性能指标
        2.2.1 ADC的静态性能参数
        2.2.2 ADC的动态性能参数
    2.3 SAR ADC关键电路研究
        2.3.1 采样开关
        2.3.2 DAC电容网络
        2.3.3 动态比较器设计
        2.3.4 SAR控制逻辑设计
    2.4 小结
第三章 DAC开关时序优化
    3.1 两步两输入比较器结构开关方法
        3.1.1 复位能量
        3.1.2 M值优化
        3.1.3 开关能耗
        3.1.4 线性度
    3.2 半采样结构开关方法
        3.2.1 开关能耗
        3.2.2 线性度
        3.2.3 非理想因素影响
    3.3 两步四输入比较器结构开关方法
        3.3.1 复位能量
        3.3.2 开关能耗
        3.3.3 寄生电容影响
        3.3.4 线性度
        3.3.5 M值优化
        3.3.6 逻辑复杂度
    3.4 改进的两步四输入比较器结构开关方法
    3.5 小结
第四章 10位低压低功耗SAR ADC设计
    4.1 采样开关
    4.2 动态锁存比较器设计
        4.2.1 比较器噪声
        4.2.2 比较器的延时
        4.2.3 比较器失调电压分析
    4.3 低功耗SARADC控制逻辑设计
    4.4 连接开关设计
    4.5 低压低功耗基准设计
    4.6 SAR ADC电路前仿真
    4.7 SAR ADC版图设计及后仿真
    4.8 小结
第五章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介

(9)基于凝结粒子计数的机动车排放超细颗粒物数浓度在线测量关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 机动车颗粒物排放标准
    1.3 机动车排放超细颗粒物检测方法研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 凝结粒子计数方法研究进展
        1.4.1 异质凝结增长方法
        1.4.2 颗粒物光散射计数方法
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 凝结粒子计数测量原理
    2.1 引言
    2.2 异质凝结成核理论
    2.3 超细颗粒物凝结增长方式
    2.4 光散射法单粒子测量原理
        2.4.1 单粒子光散射理论
        2.4.2 散射光强模拟分析
        2.4.3 散射光集光结构分析
        2.4.4 粒子脉冲测量与重叠校正方法
    2.5 测量系统总体方案设计
    2.6 本章小结
第3章 超细颗粒物异质凝结增长装置仿真分析与设计
    3.1 引言
    3.2 连续全流式凝结增长装置总体方案设计
    3.3 异质凝结增长装置仿真及关键参数分析
        3.3.1 异质凝结增长装置数值模型
        3.3.2 过饱和度与开尔文粒径典型空间分布
        3.3.3 冷凝腔尺寸对凝结增长装置性能的影响
        3.3.4 采样流量对凝结增长装置性能的影响
        3.3.5 温度窗口对粒子激活效率的影响
    3.4 异质凝结增长装置结构设计
    3.5 本章小结
第4章 高带宽光学单粒子计数装置设计与性能分析
    4.1 引言
    4.2 光学单粒子计数装置总体方案设计
    4.3 粒子计数装置光学关键模块仿真分析与设计
        4.3.1 超窄光斑激光模块仿真与设计
        4.3.2 大角度粒子散射光收集模块仿真与设计
        4.3.3 光学关键模块装调结构设计
    4.4 粒子计数装置电子学关键模块分析与设计
        4.4.1 激光器恒功率驱动电路设计
        4.4.2 光电探测器的选取与性能分析
        4.4.3 光电转换电路模型分析
        4.4.4 低速光电转换电路设计
        4.4.5 高速光电转换电路设计
        4.4.6 粒子脉冲测量电路设计
    4.5 粒子计数装置单粒子脉冲性能分析
    4.6 本章小结
第5章 系统集成与实验数据分析
    5.1 引言
    5.2 系统集成
        5.2.1 关键测控单元
        5.2.2 测控流程与通讯
    5.3 系统性能测试与分析
        5.3.1 颗粒物探测效率
        5.3.2 数浓度范围测定实验平台
        5.3.3 粒子脉冲带宽对数浓度测量范围的影响分析
        5.3.4 脉冲峰值鉴别法数浓度测量性能分析
        5.3.5 重叠概率校正法数浓度测量范围分析
        5.3.6 脉冲宽度校正法数浓度测量范围分析
        5.3.7 系统响应时间测试与分析
    5.4 环境气溶胶对比测试实验
    5.5 机动车台架测试实验
        5.5.1 实验平台搭建
        5.5.2 机动车台架对比测试实验结果分析
        5.5.3 不同工况下机动车颗粒物排放特征
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文主要结论
    6.2 本文的创新点
    6.3 下一步工作
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果

(10)抽水蓄能机组系统辨识与复杂工况下控制规律研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究的背景及意义
    1.2 抽水蓄能调节系统建模研究概述
    1.3 抽水蓄能机组系统辨识研究概述
    1.4 抽水蓄能机组控制规律研究概述
    1.5 本文主要研究内容
2 抽水蓄能机组调节系统非线性建模研究
    2.1 引言
    2.2 调速器数学模型
    2.3 有压过水系统数学模型
    2.4 水泵水轮机数学模型
    2.5 同步发电机数学模型
    2.6 励磁调节器及电力系统稳定器数学模型
    2.7 抽水蓄能机组调节系统数学模型
    2.8 本章小结
3 基于智能算法的抽水蓄能机组调节系统参数辨识
    3.1 引言
    3.2 人工羊群优化算法及其改进
    3.3 基于IASA的具有复杂过水系统的调速系统参数辨识
    3.4 基于 IASA 的调速励磁系统水-机-电耦合模型参数辨识
    3.5 本章小结
4 基于神经网络的抽水蓄能机组调节系统模型辨识
    4.1 引言
    4.2 长短时记忆神经网络与带遗忘因子的在线序列极限学习机
    4.3 基于LSTM的具有复杂过水系统的调速系统离线模型辨识
    4.4 基于WOS-ELM的调速励磁水-机-电耦合系统的在线模型辨识
    4.5 本章小结
5 改善抽水蓄能机组反“S”区动态特性的控制规律研究
    5.1 引言
    5.2 反“S”区运行问题描述
    5.3 抽水蓄能机组低水头开机规律多目标优化
    5.4 可变速机组避免深入反“S”区运行机理分析
    5.5 本章小结
6 抽水蓄能机组调速励磁耦合系统的预测控制研究
    6.1 引言
    6.2 调速励磁耦合系统小扰动稳定性分析
    6.3 调速励磁耦合系统多工况多目标优化
    6.4 调速励磁耦合系统智能模型预测控制
    6.5 对比实验及结果分析
    6.6 本章小结
7 全文总结与展望
    7.1 工作总结
    7.2 研究展望
致谢
参考文献
附录1:攻读博士期间发表的论文
附录2:攻读博士期间完成和参与的科研项目

四、用自校正方法设计的对数I/V转换器(论文参考文献)

  • [1]红外辐射基准载荷的高精度温控信息获取与处理技术[D]. 辛世杰. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
  • [2]基于忆阻器的随机神经网络应用研究[D]. 卢建. 中国科学技术大学, 2021(09)
  • [3]光电模数转换信号处理技术研究[D]. 田诗园. 电子科技大学, 2021(01)
  • [4]高速星地相干激光通信系统关键DSP算法研究[D]. 陈欢. 北京邮电大学, 2020(01)
  • [5]基于国产InGaAs焦平面探测器的短波红外成像关键技术研究[D]. 费宬. 山东大学, 2020(01)
  • [6]高精度的程控直流稳压电源的设计[D]. 杨成. 电子科技大学, 2020(07)
  • [7]基于机器学习的人体运动准确度评判系统[D]. 雷珉. 杭州电子科技大学, 2020(04)
  • [8]10位纳瓦级逐次逼近型CMOS模数转换器的研究[D]. 陈腾腾. 西安电子科技大学, 2020(05)
  • [9]基于凝结粒子计数的机动车排放超细颗粒物数浓度在线测量关键技术研究[D]. 王文誉. 中国科学技术大学, 2020(01)
  • [10]抽水蓄能机组系统辨识与复杂工况下控制规律研究[D]. 冯陈. 华中科技大学, 2020

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采用自校准方法设计的对数 I/V 转换器
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