基于HMM-SVM的模拟电路早期故障诊断

针对模拟电路在故障预测与健康管理（PHM）系统中早期故障识别率不高的问题,提出了一种基于隐马尔科夫模型（HMM）和支持向量机（SVM）相结合的模拟电路故障诊断方法,利用HMM对动态连续信号的较强识别能力和SVM良好的模式分类能力解决模拟电路早期故障诊断问题。采用主成分分析（PCA）和K-means聚类算法对故障数据进行数据降维和特征提取,建立HMM与 SVM相结合的诊断模型进行故障诊断。仿真实验表明,HMM-SVM能很好地识别模拟电路早期故障,并对模拟电路中元件小范围参数变化的状态识别,相较单一HMM模型具有更高的准确率。     

基于Simulink的锂电池建模仿真

针对锂离子电池SOC(荷电状态)难以估算的问题,通过对电池建立等效的Thevenin电路模型,对不同时刻的SOC的模型参数进行拟合得到动态的模型参数,在Matlab中借助Simulink建立仿真模型,采用模块化结构,建立基于卡尔曼滤波算法的电池SOC估算系统;利用测得的电池电压电流,仿真系统可直接估算出实时的电池SOC,与实际的电池SOC对比,误差保持在2.5%以内,表明该方法可以有效地估计电池的SOC,对于锂离子电池在实际应用的容量估算有着重要意义。     

基于TCM电路的抗温度漂移老化传感器设计

结合电路老化检测原理与温度补偿方法(Temperature Compensation Method, TCM), 提出了一种具有抗温度漂移特性的老化传感器电路方案. 该方案首先根据晶体管的温度补偿, 设计温度不敏感的TCM延迟单元; 然后结合被测组合电路的老化冗余时间, 利用TCM延迟单元级联方式实现参考老化延迟电路; 最后将老化延迟检测电路的输出和参考延迟电路的输出进行时序比较, 判断电路是否处于老化状态. 在SIMC 65nm CMOS工艺下仿真验证, 结果表明所设计的老化传感器功能正常, 在-40~120℃之间稳定性达到98％.     

基于LC延迟电路的双层多丝正比室的研制

描述了为兰州放射性粒子束流线（RIBLL Ⅱ）上测量束流径迹而研制的一种基于LC延迟电路的双层多丝正比室（MWPC）。该探测器的探测灵敏面积为100 mm×80 mm,位置信号由阴极丝引出并通过LC延迟电路读出。探测器由两套完整的多丝正比室组成,每套的阳极丝夹在两层平行的阴极丝之间,阳极丝和阴极丝相互垂直。两套阴极丝相互垂直给出入射粒子的二维位置信息。为了增大感应信号以提高探测效率,将每套位置对应的阴极丝合并成一路接入LC延迟电路。用55Fe-5.9 keV X射线源均匀照射探测器的灵敏区域,测试表明其具有良好的位置灵敏一致性。用X射线源通过准直狭缝扫描整个探测器的灵敏区域,得到X,Y层的位置线性度均好于0.999;其位置分辨（σ）分别为199.9 μm和154.0 μm,目前,该探测器已成功用于RIBLL Ⅱ的实验中。A double-layer Multi-Wire Proportional Chamber (MWPC) with 100 mm×80 mm active area has been developed for Radioactive Ion Beam Line in Lanzhou(RIBLL Ⅱ). The position information has been obtained by a LC delay circuit readout method. Being called of double-layer MWPC, it is composed of two full MWPCs, each consists of an anode plane sandwiched between two parallel cathode planes, anode wires and cathode wires are perpendicular to each other. In order to improve the detection efficiency, the cathode wires of corresponding position are combined to enhance inductive signal. The cathode wires of two full MWPCs are orthogonally placed to give two coordinates of the incident particles. The sensitivity uniformity is also found to be relatively good and the position resolution of X, Y direction are measured to be 199.9 and 154.0 μm using a 55Fe-5.9 keV X ray, respectively. The position linearity of X, Y direction are as good as 0.999 for whole sensitive area of the detector. The detector has been used successfully on the experiment at RIBLL Ⅱ.     

RC滤波电路实验设计与研究

在传统的RC串联电路稳态特性实验基础上,提出包含RC低通、高通、带通、带阻、以及全通滤波电路的实验方案设计。实验采用示波器和相位计直接测量输入输出信号的幅值及相位差。测得各种RC滤波电路幅频特性及相频特性并和理论计算曲线相比较。     

带反偏置的双路高压脉冲电源的研究

通过调节反向偏置电压可以改善电场渗透对质谱仪的影响,提高质谱仪的分辨率。为了满足质谱仪对脉冲电场的不同要求,提出了一种可以同时输出两路极性相反脉冲电场的脉冲电源,且高压正脉冲叠加幅值可调的直流负偏置电压。该电源只需一个充电源便可以产生正负两路脉冲电场。分析了串联开关同步驱动效果,随后通过增加补偿绕组和并联电阻优化了串联电容的分压不均的问题,并验证一个磁芯加多个副边绕组的方案可进一步降低充电电压不均。最终实现了4个电容器的充电电压与平均电压相差不超过0.1%。搭建了一台4级的电源样机,实验表明,其可以在容性负载上产生一路幅值为0～1.5 kV、脉宽为2～10μs可调的高压正脉冲且叠加幅值为0～-200 V的反向偏置电压,和一路幅值为0～-1.5 kV、脉宽为2～10μs可调的高压负脉冲,频率高达10 kHz,正负脉冲的前沿均小于30 ns,脉冲波形平稳。该脉冲电源结构紧凑,并且输出电压、脉宽、频率均连续可调。     

典型音频放大电路的电源电磁干扰效应研究

选取一种典型的音频功率放大电路,采用直接功率注入法研究了音频功放电源的电磁干扰效应。分析了电路的电磁干扰耦合机理,设计了基于直接功率注入法的电源电磁干扰测试平台,测试得到0.1~1 GHz电磁干扰对音频放大电路直流电源的干扰效果数据,得出临界失真、典型失真和完全失真三种状态下的功率阈值与干扰频率规律曲线。结果表明:测试频段内,三种失真状态下的失真功率阈值随频率的变化关系一致,失真功率阈值相差约2 dBm。当注入干扰的频率较低时(100~300 MHz),失真功率阈值较高,且随频率增大近似以幂函数趋势下降;当注入干扰频率高于300 MHz时,失真功率阈值随频率增大呈减幅振荡趋势。     

空间电子辐照聚合物的充电特性和微观机理

空间电子辐照聚合物的充电特性和微观机理是研究和防护航天器聚合物充放电特性的基础.采用蒙特卡罗方法模拟空间电子的散射过程,快二次电子模型模拟二次电子的产生,有限差分法求解电荷连续性方程、电流密度方程和泊松方程的电荷输运过程,俘获过程基于Poole-Frenkel效应来实现.基于电子散射/输运同步模型基础,结合法国国家航空航天科研局(ONERA)的地球同步轨道电子能谱分布理论公式和欧空局(SIRENE)机构的地面实验方法,建立了基于地球同步轨道电子能谱分布的空间多能电子的散射模型.通过空间电子辐照聚合物充电过程的数值模拟,获得了空间电荷密度、电位、电场和空间电位分布.阐明了空间电子辐照聚合物的充电特性和样品微观参数与表面电位的关联性.表面电位特性与实验结果相吻合,单能电子的电位强度高于多能电子的电位.充电达到稳态时,电子迁移率较小时(小于10~(–11)cm~2·V~(–1)·s~(–1)),空间电位绝对值随电子迁移率的降低明显加强;复合率较大时(大于10~(–14)cm~3·s~(–1)),空间电位绝对值随复合率的增大而增大.研究结果对于揭示空间电子辐照聚合物的充电特性和微观机理、提高航天器充放电故障机理研究水平具有重要科学意义和价值.     

利用图像法分析电路中的动态变化问题

电路中的动态变化问题是高中物理电学部分一类典型问题,也是学生的学习难点.以一道电学例题为载体,利用图像法对此问题进行了详细的分析,让学生对电路中电压与电流的比值变化情况、电压变化量绝对值与电流变化量绝对值的比值变化情况有了深刻的理解,为解决此类问题提供了明确的思路.     

探究如何利用谐振电路准确测量电容和电感

当正弦波信号源的输出达到某一频率时,RLC电路的电流达到最大值,即产生谐振现象.目前大多数实验主要是通过描绘RLC串并联电路的相频特性、幅频特性曲线来研究RLC电路的谐振现象,进一步测定谐振曲线、电路品质因数Q值等.那么,能不能利用RLC电路的谐振特性反过来测量电路中的电容和电感呢?为此,本文首先通过谐振电路理论推导得出测量电容及电感的实验原理,然后进行大量的实验探究和数据分析,得出了准确测量电容和电感的条件.