光纤布拉格光栅柔性传感器研究进展

光纤光栅传感器具有质量轻、体积小、灵敏度高、抗电磁干扰能力强等优点,尤其具有良好的柔韧性和相容性,可通过特殊制备工艺将光纤光栅与柔性材料制作成高密度分布式感知的柔性传感器。介绍了光纤光栅的基本传感原理;详细介绍了分别采用硅橡胶、纺织品以及其他聚合物作为基底的光纤光栅柔性传感器,并分析了各类柔性传感器的制备工艺技术、结构特点和性能;最后讨论了柔性传感器存在的主要问题、应用领域和未来研究方向。     

半透明有机太阳能电池

与其他利用太阳能的电池相比,有机太阳能电池成本低、易加工,而且拥有柔性,可大面积制备成半透明和不同颜色的器件,引起了科学工作者的广泛兴趣,这使有机太阳能技术在市场上具有巨大的应用前景,例如,智能传感器、发电玻璃窗、房屋建筑、温室、户外生活等.将讨论有机太阳能电池的基本光伏过程以及如何实现半透明有机太阳能电池光电转换效率和可见光透射率的最优化.     

自支撑单晶氧化物薄膜的应用研究进展

随着柔性电子的迅猛发展,越来越多的新型智能可穿戴电子设备,逐渐改变人们的生活方式.同时,可穿戴器件小型化、柔性化、集成化、低功耗等需求不断提高,对柔性功能材料的要求越来越高,特别是亟需具有丰富功能特性的氧化物薄膜材料.近年来,随着薄膜生长与剥离技术的进步,自支撑单晶氧化物薄膜被开发出来.由于其脱离衬底束缚展现出优异柔性特征的同时,保持了丰富的磁、电、光、热、力等功能,在信息存储、智能传感、生物医疗、能源等领域具有广泛的应用前景.本文从自支撑氧化物薄膜的制备技术出发,展开介绍了基于铁电、压电、铁磁、金属-绝缘体转变等物理效应的晶体管存储器、能量收集、纳米发电机、应变传感器、储能器件及超导等方面的应用.     

自驱动柔性生物医学传感器的研究进展

柔性传感器是生物医学领域的研究热点,受到了广泛的关注.然而,柔性传感器需要外部电池供能,续航时间短,这成为了制约其发展的瓶颈.自驱动电子器件概念的提出,为解决续航问题提供了重要思路.本文梳理了自驱动柔性生物医学传感器的最新研究进展,从原理、材料、器件和生物医学应用等角度出发,概述了不同自驱动技术在人体生理信号传感方面的技术特点与研究现状,重点介绍了部分穿戴式和植入式自驱动柔性传感器在人体的呼吸、脉搏、温度监测和人工感觉器官中的代表性研究工作.最后,本文还对自驱动柔性生物医学传感器当前的挑战和未来的发展趋势进行了展望和总结.     

浮空器柔性复合蒙皮形变光纤光栅传感实验研究

针对浮空器囊体形状的实时传感问题,研究了柔性复合蒙皮形变光纤传感方法。分析了柔性复合蒙皮形状传感原理与算法;制备了Vectran纤维(聚芳酯纤维)蒙皮试样,实验研究了柔性蒙皮的曲率变化与光纤光栅曲率传感器中心波长漂移量的关系,分析了坐标系变换的曲线重构算法在浮空器蒙皮材料应用下的精度。得出FBG曲率传感器中心波长的漂移量随蒙皮材料的曲率半径增大而增大,形变曲率半径在1～12m~(-1)范围内时,蒙皮形变传感重构误差小于4mm。研究结果表明:用光纤光栅传感方法可实现浮空器柔性蒙皮形变的传感和重构,在浮空器囊体形变监测中具有应用前景。     

柔性磁性薄膜材料与器件研究进展

近年来,随着物联网、仿生机器人、移动式医疗健康等领域的兴起,柔性电子材料和器件受到广泛关注.基于磁性材料构建的传感器和存储器是电子器件的重要组成部分.随着柔性薄膜材料制备技术的发展,人们已经制备出高质量的柔性乃至可拉伸的磁性金属和氧化物薄膜,它们展现的不仅是更强的变形能力,还有新的物理效应与响应规律.研究结果表明,柔性磁电子器件在非接触传感、高灵敏应变探测、超分辨触觉感知等方面展现出独特的优势,具有广阔的应用前景.本文主要从柔性磁性材料的制备、物性调控规律和器件应用方面综述这一新兴领域的发展动态,并对其未来的发展趋势进行展望.     

柔性压阻式压力传感器的研究进展

柔性压阻式压力传感器作为柔性压力传感器的重要分支,具有结构简单、灵敏度高、工作范围大、响应速度快及稳定性高等特点,在人类运动行为探测、健康监测、仿生电子皮肤开发及人机交互等领域均具有潜在发展需求.但是截至目前,如何同时实现低成本、高性能、低能耗和自驱动仍旧是柔性压阻式压力传感器未来所面临的挑战,而新型传感机制的开发、新型功能化纳米材料的融合及柔性器件的新型制备工艺将是未来发展的方向.本文综述了近年来柔性压阻式压力传感器的研究进展,从传感机制出发,对柔性压阻式压力传感器的活性层材料种类和微结构设计类型进行了总结,最后对其未来的潜在应用进行了展望.     

振动传感器智能化的研究与实现

在测控领域内,随着传感器技术和微处理器技术的发展,对传感器的精确度、可靠性要求越来越高,要求传感器具有一定的数据处理、自我检测、自我纠错能力,并且具有数据通信和扩展组网功能。为了满足这个要求,文中提出了一种基于CAN总线技术的振动传感器智能化方案,详细介绍了智能传感器节点硬件电路和固件程序设计的具体实现。对智能节点进行静态和动态测试,静态环境下传感器电压值输出为2.5V,上位机对数据处理后作图,符合实际要求;动态环境下,将传感器置于连续振动环境,数字量数据接收后经处理作图,与标准传感器波形图进行比较,满足设计要求。     

基于纳米发电机的触觉传感在柔性可穿戴电子设备中的研究与应用

柔性可穿戴电子设备因其在人工智能、健康医疗等领域的应用而受到了人们的极大关注.然而,如何降低功耗或实现自供能一直是阻碍其广泛应用的瓶颈.随着纳米发电机与自驱动技术的兴起,尤其以摩擦纳米发电机(TENG)与压电纳米发电机(PENG)代表的研究,为解决可穿戴传感器电源的问题提供了可行的方案. TENG和PENG分别基于摩擦起电效应与压电效应,可以将机械能转化为电能,同时具备可拉伸性、生物相容性和自愈性等优良特性,已经广泛应用于自驱动的触觉传感器的设计制备中,并作为下一代可穿戴电子设备的技术基础展现出巨大的应用潜力.基于该领域的最新进展,本文对TENG与PENG的机理进行概述,对其性能优化途径进行归纳,再结合材料、器件的设计等讨论应力应变与分布、滑移等纳米发电机自驱动传感器的制备与应用研究.最后,对自驱动触觉传感器目前存在的问题与挑战进行讨论,并对未来的发展进行展望.     

柔性有机场效应晶体管研究进展

柔性有机场效应晶体管具有可折叠、质量轻、低成本等优点,在柔性显示、柔性传感器、柔性射频标签和柔性集成电路等方面显示了广阔的应用前景.本文在介绍柔性有机场效应 晶体管最新研究进展的基础上, 总结了柔性有机场效应晶体管的器件结构和柔性有机场效应晶体管所使用的衬底材料、 栅绝缘层材料、有源层材料及电极材料, 阐述了柔性有机场效应晶体管的制备工艺, 并讨论了不同的弯曲方式对柔性有机场效应晶体管性能的影响, 最后总结和展望了柔性有机场效应晶体管的应用领域. 关键词： 柔性 晶体管 有机/聚合物 溶液加工     

基于CC3200的设备电源远程控制系统设计

针对工业设备电源接入无线网络实现远程监测与控制的要求,设计了一款基于CC3200的数据实时监测和远程控制系统,并给出了硬件和软件设计方案。系统采用CC3200内嵌的应用MCU对电源进行信息采集和控制,采集的数据通过内嵌的Wi-Fi网络处理器无线传递到本地服务器并存入SQL数据库中,而来自终端的控制命令通过Wi-Fi处理器接收并送给应用MCU处理。实验结果表明系统运行稳定可靠,灵活高效,具有良好的应用前景。     

空间光学遥感器控制器机电热一体化设计

根据空间电子设备机电热一体化设计思想,设计了高分辨率空间光学遥感器的控制器,以验证一体化设计的优势和效果。概括了空间电子设备的一体化设计流程。针对空间光学遥感器控制器的研制提出了相应的一体化设计原则。说明了控制器的各电路板和大功率元器件的设计方案。通过热、力学仿真分析和试验手段对设计方案进行了验证。结果表明:控制器元器件的最高壳温在51℃以内,整机的前三阶模态均高于100Hz。设计方案完全满足热控、刚度等设计指标要求。     

机载机电公共设备自动化测试技术研究

为研究机载机电公共设备装机后的电缆导通特性、配电功率装置供电功能、传感器性能、综合管理计算机与其它相关系统通信状态的自动化测试技术,设计了一套地面测试用途的测试系统。首先明确了测试对象和测试项目,而后设计了硬件测试环境及其与机载设备交联的电缆,基于LabWindows/CVI开发了软件测试程序,将硬件与软件集成并测试,最后进行了应用。结果表明,设计的测试系统能够对机电公共设备进行全面自动化测试,准确给出测试结果并生成报告,具有应用推广价值。     

基于固态功率控制器的器载配电器的BIT设计技术研究[BT)]

航空航天飞行器发展迅速,用电设备数量增多,飞行任务复杂性增大,对飞行器配电系统的智能程度以及可靠性提出更高要求。配电器是配电系统的核心设备,为飞行器所有用电负载设备分配电能,其性能的优劣直接影响到飞行任务的成败,BIT（Built-In Test）技术是一种能够显著改善系统或设备测试性能和诊断能力的重要手段。研究了以固态功率控制器为核心器件的配电系统总体方案,对固态功率控制器的故障模式与测试方法进行了分析,给出了测试点设计和优选方法,通过故障诊断能力计算结果表明BIT设计技术可提高配电系统的可靠性和智能化程度。     

配电房轨道式自动巡检机器人控制系统设计与实现

针对配电房等室内电力系统供电设备自动巡检的需求,提出了以微控制器MSP430F5438为核心的自动巡检机器人控制系统总体设计方案。采用模块化方法完成了控制系统硬件电路设计,主要包括：主控模块、电源模块、运动控制模块、通信模块和数据采集模块。介绍了控制系统软件的总体流程,完成了控制系统嵌入式软件及其上位机监控软件的设计。实验结果表明,所设计的控制系统应用于巡检机器人可以实现对配电房供电设备的自动巡检,从而验证了控制系统的有效性与合理性,具有显著的推广应用价值。     

小型化宽谱段星敏感器光学系统设计

星敏感器是航天飞行器实现姿态自主导航的关键测量设备,传统星敏感器由于体积与质量较大,难以满足微纳卫星的应用需求,光学系统是星敏感器小型化的核心及瓶颈技术。分析了实现全天恒星识别的星敏感器光学系统参数需求,完成一种基于全球面透镜的微小型宽谱段透射式光学系统设计,实现了光学系统焦距40 mm,视场角26.4°,相对孔径F/2.8,光谱范围为450 nm～1 000 nm,光学系统体积与质量大幅降低,可应用于微纳卫星星敏感器。     

多源信息融合的环境舒适度检测与评价

为了能够实现对室内环境的监测和舒适度的调节,首先需要获取准确、及时的室内环境参数。针对目前室内环境监测系统存在自动化程度低、检测点部署欠灵活,安装维护困难,监控难度大等问题,设计开发了一种基于无线传感网络的室内环境监测系统。以ZigBee技术为核心,构建无线传感器网络,自动采集和传输室内相关环境参数;通过结合物联网云平台,实现远程监控和报警;运用模糊综合评价的方法,通过统计、分析、计算,得到符合实际的室内环境舒适度水平。本系统通过硬件设计降低了室内环境监测成本,通过软件设计提高了系统的监测水平和灵活性,通过结合模糊综合评价方法和物联网云平台降低了监控难度。经实验,验证了本系统在实际环境下的使用性能,适合推广应用。     

基于CORBA的聚龙一号装置控制系统的研制

建成的聚龙一号装置PTS由24个基于Marx发生器和水线的性能、结构相同的模块组成,运行控制节点众多,控制规模大,试验过程复杂。根据分布式对象技术CORBA的技术特点,介绍了基于CORBA的聚龙一号装置控制系统的研制,重点分析了聚龙一号装置控制系统框架和结构及CORBA技术的应用。目前该控制系统已稳定运行1年,为聚龙一号装置提供了安全有效的运行及维护服务,对于即将开展的X射线自由电子激光装置等大型物理实验装置控制系统的总体设计具有一定的参考价值和意义。     

光伏应用系统远程监测平台设计

随着太阳能发电技术的不断发展,光伏应用系统越多的被工业单位和个人使用。通过对光伏应用系统的分布形式进行归类,阐述了光伏应用系统远程监测平台的设计方案。在研究分析无线自组网技术和无线数据传输技术的基础上针对光伏应用系统的分布特点,将嵌入式技术,ZigBee技术,GPRS-DTU技术以及互联网Web监测技术之相结合,设计了一种光伏应用系统远程监测平台。该平台能够有效完成数据采集、组网、远程监测等预期要求,最后通过实验验证了该平台的可行性。     

超导磁储能装置在风电场中控制策略的研究

超导磁储能装置(SMES)是将超导技术、电力电子技术、控制理论和能量管理技术相结合的一种新型储能装置,它从及时补偿系统中由于各种原因产生的不平衡功率这一新的角度出发,考虑提高电力系统稳定性的问题。理论研究表明:这是一种提高电力系统稳定性有效的新措施。为了促使这一理论的广泛应用,同时进一步提高SMES的可靠性,研究了将超导磁储能装置应用于风电场,可稳定系统输出;并在此基础上,对风电场中超导磁储能装置的关键技术之一——系统的信号选取和控制策略做了研究。最后对其发展趋势进行了介绍。