福州大学物理与信息工程学院,福建福州 350108
为减少浮选气泡合并、破碎等变化对泡沫表面流动特征提取的影响,提出了一种非下采样剪切波变换(Nonsubsampled Shearlet Transform,NSST)域红外目标分割及改进加速鲁棒特征(Speeded Up Robust Features,SURF)匹配的泡沫表面流速检测方法。首先,对相邻两帧泡沫红外图像 NSST分解,在多尺度域构建图割能量函数的边界、亮度、显著性约束项实现对合并、破碎气泡的分割;然后,对分割后的背景区域进行 SURF特征点检测,通过统计扇形区域内的尺度相关系数确定特征点主方向,采用特征点邻域的多方向高频系数构造特征描述符;最后,对相邻两帧泡沫红外图像进行特征点匹配,根据匹配结果计算泡沫流速的大小、方向、加速度、无序度。实验结果表明,本文方法能有效分割出合并、破碎的气泡,具有较高的分割精度,提升了 SURF算法的匹配精度,流速检测受气泡合并、破碎的影响小,检测精度和效率较现有方法有一定提升,能准确地表征不同工况下泡沫表面的流动特性,为后续的工况识别奠定基础。
泡沫红外图像 流速检测 非下采样剪切波变换 红外目标分割 SURF匹配 foam infrared images, flow velocity detection, non
南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院,江苏 南京 210023
创新性地提出了一种基于高Q值轴向渐变型空芯微腔的高灵敏流速传感器,实现了微压状态下微腔回音壁模式共振光场对流体的直接检测。首先,利用流体动力学和有限元算法理论分析了轴向渐变型空芯微腔的流速和光场特性。其次,通过熔融拉锥和气压控制法制备了高Q值(Q>107)轴向渐变型空芯微腔,利用五维高精度位移平台实现微腔与微纳光纤的高精度、低损耗耦合。实验测试并研究了不同尺寸、不同耦合位置时微腔回音壁模式共振光谱的流速传感特性,获得的最大流速灵敏度达0.27 pm/(μL/min),流速分辨率为1.43 μL/min。该传感器具有较高的重复性和实时性,在高灵敏度流体检测、水质检测等领域具有潜在应用价值。
轴向渐变型空芯微腔 流速传感 回音壁模式 灵敏度 分辨率 光学学报
2023, 43(20): 2023003
上海交通大学 微纳电子学系 微米纳米加工技术国家级重点实验室, 上海 200240
为扩大流速传感器的测量范围并降低功耗, 制造并测试了一种基于自加热非晶锗薄膜热电阻的MEMS流速传感器, 它是由嵌入氮化硅薄膜的四个非晶锗热敏电阻和一对环境测温补偿电阻组成。四个非晶锗热电阻同时作为自加热热源和测温元件, 相互连接以形成惠斯通电桥。给出了MEMS工艺流程, 微加工制造了尺寸为8.9mm×5.6mm×0.4mm的流速传感器芯片。搭建了低流速和高流速气流通道实验装置, 对传感器的惠斯通电桥施加50μA的恒定电流(CCA), 实现了0~50m/s范围内的流速测量。结果表明, 传感器在低流速(0~2m/s)时的灵敏度约为81.6mV/(m/s), 在高流速(2~50m/s)时的灵敏度约为51.9mV/(m/s), 最大功耗仅约为1.03mW。
流速传感器 非晶锗薄膜热电阻 自加热 恒电流工作 MEMS MEMS flow velocity sensor amorphous germanium thin film thermistors self-heating constant current operation
1 杭州电子科技大学 电子信息学院, 杭州 310018
2 杭州电子科技大学 浙江省装备电子研究重点实验室, 杭州 310018
基于光学多普勒效应的无创血流测量技术具有实时性、无需介质、非侵入式等性质, 在临床医疗等领域存在着极大价值与应用前景。目前光学无创血流测量技术主要有激光多普勒血流测量技术、光学相干层析多普勒成像技术和光声多普勒血流测量技术。对这3种技术进行了原理分析, 简述了其研究现状, 并对这些新型技术的未来和发展进行了展望。
医用光学 生物技术 激光多普勒 相干层析多普勒 光声多普勒 无创血流测量 血流速率 medical optics biotechnology laser Doppler coherence tomography Doppler photo-acoustic Doppler non-invasive blood flow measurement blood flow velocity
1 新疆医科大学 公共卫生学院,乌鲁木齐 830011
2 新疆医科大学 医学工程技术学院,乌鲁木齐 830011
激光散斑对比成像(LSCI)是一种以宽视场方式监测血流速度的非扫描光学成像技术。LSCI技术具有高时间-空间分辨率、快速实时成像、非接触式、仪器结构简单、无需造影剂等优势。本文简要介绍了LSCI的基本原理,概述了反射式LSCI和透射式LSCI两种结构,综述了LSCI在皮肤血流、大脑皮层和视网膜血流等生物医学应用中的最新研究进展,并对其发展前景做了进一步展望,为血流监测提供理论依据和实践指导。
激光散斑对比成像 组织灌注 血流速度 血流监测 血流微循环 laser speckle contrast imaging tissue perfusion blood flow velocity blood flow monitoring blood microcirculation
中国电子科技集团公司第十一研究所, 北京 100015
锑化铟是中波红外探测应用较广的材料。抛光片的表面粗糙度是影响器件性能的关键指标。研究了锑化铟化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing, CMP)液的pH值、氧化剂比例以及抛光液流速对锑化铟抛光片表面粗糙度的影响,并结合原子力显微镜(Atomic Force Microscope, AFM)和表面轮廓仪测试对抛光片的表面粗糙度进行了表征和优化。结果表明,当pH值为8、氧化剂比例为0.75%、抛光液流速为200 L/min时,InSb晶片的表面粗糙度为1.05 nm(AFM),同时晶片的抛光宏观质量较好。
锑化铟 表面粗糙度 pH值 氧化剂比例 抛光液流速 抛光宏观质量 indium antimonide surface roughness pH value proportion of oxidant flow rate of the polishing solution polishing macro quality
西安交通大学城市学院物理教学部, 陕西 西安 710018
研究频域内流动血液散射的动态激光散斑, 基于单散射近似导出散斑场的功率谱, 并提出从散斑强度获得功率谱的算法。结果表明, 频谱通常由3个参数决定: 静态和动态散斑场之比、特征频率以及固定多普勒频移。提出从模拟功率谱中获得这些参数的算法, 并显示出良好的精度, 提出基于参数测量流速和随机运动的程序。
动态散斑 散斑强度 功率谱 流速 dynamic speckle speckle intensity power spectrum flow velocity
1 上海交通大学 微米/纳米加工技术国家级重点实验室
2 微纳电子学系, 上海 200240
设计了一种可以实现二维风速测量的电容式纤毛传感器, 其特点为通过差分电容检测流速, 传感器运动结构所对应的背硅被完全刻蚀。采用有限元分析软件, 通过流体-固体-静电场的多物理场仿真, 分析得到了传感器的差分电容与风速的变化关系。结合电容传感器AD7746的理论精度, 计算得出传感器的风速灵敏度为0.25mm/s。此外, 设计了基于SOI硅片的传感器微加工制备的工艺流程。
流速传感器 仿真 差分电容 纤毛 MEMS MEMS flow sensor simulation differential capacitance artificial hair
声学多普勒流速剖面仪(ADCP)在海洋学中应用广泛, 是目前最主要的流速流量测量设备, 其关键部件是压电换能器, 用以发射和接收声学信号。该文结合ADCP仪器自身的发展, 梳理了ADCP压电换能器及其阵列的研究进展, 并对压电换能器及ADCP的校准方法进行简要概述。
声学多普勒流速剖面仪 压电换能器 阵列 校准 综述 acoustic doppler current profiler piezoelectric transducer array calibration review