半刀宽插铣冲击力有限元分析与实验研究

半刀宽插铣是一种常见的型腔加工方式,在顺铣切入和逆铣切出时由于刀—屑接触宽度突变会产生较大冲击,严重影响刀具使用寿命。通过有限元计算与实验相结合的方式,对半刀宽逆铣加工中的冲击力学行为进行研究。以40Cr合金钢为研究对象,建立半刀宽逆铣有限元计算模型,根据加工中刀—屑接触宽度与切削力的变化特点,以刀—屑接触宽度发生突变对应时刻的切向力表征冲击力,采用极差分析法与单因素分析法研究各切削参数对刀具冲击力的影响规律,并通过实验验证了模型的有效性。实验结果表明,仿真与实验冲击力的相对误差在10%以内,证明该有限元模型可用于半刀宽插铣冲击力预测和切削参数优化;冲击力与插铣步距和每齿进给量成正比,随着切削速度的增加,冲击力先增加后减小。

基于单片机的直流电机变频调速方法与仿真

针对电机谐波损耗及逆变器输出谐波信号影响直流电机变频调速的稳定性,导致调速性能不佳等,提出一种基于单片机的直流电机变频调速方法。建立直流电机变频调速状态空间模型,通过上述模型获取变频调速系统的运行状态;采用电流、速度双闭环PI控制器实现直流电机的变频调速初步控制,使直流电机变频调速系统可同时满足静态性能与动态性能;将直流侧电压输入至SVPWM脉宽调制系统,进一步降低电机谐波损耗和脉动转矩,实现变频调速的精确控制。仿真结果表明,所提方法的直流电机变频调速稳定性更佳、精度更高,整体效果更佳。

GaAs基高性能MEMS微波功率检测芯片

为了提高电容式MEMS微波功率检测芯片的性能,设计了一种GaAs基高性能MEMS微波功率传感芯片。通过建立双导固支梁电容模型,分析了传感芯片的传输特性、过载功率与灵敏度特性。在双导固支梁电容模型中提出了平行极板的两个等效条件;同时提出了一种新的梁宽等效方式,解决了双梁结构等效梁宽的失配问题,减小了模型的相对误差。双导固支梁电容模型很好地解释了导向梁的厚长比与初始高度对传感器过载功率和灵敏度的影响。测试结果表明,双导固支梁MEMS微波功率传感芯片在200 mW输入功率内的灵敏度为14.3 fF/W,而灵敏度的理论值为13.5 fF/W,两者的相对误差仅5.6%。因此,该理论模型对固支梁MEMS微波功率传感芯片的设计具有一定的借鉴意义。

基于STC单片机的新型无线电容测量仪设计

针对电容测量仪器电路复杂,操作不便,难以实现高精度动态测量的问题,设计了一种新型电容测试仪。首先,基于NE556定时器构成电容采测电路完成脉宽调制(pulse width modulation,PWM)信号的输出。其次,通过单片机定时器T0实现脉冲宽度的测量,根据脉冲宽度与被测电容Cx的比例关系,计算出被测电容值。再者,使用ZigBee无线传输技术或串行通信将数据传输给上位机,实现无线通讯,满足多种需求。最后,通过试验验证了该设计的可行性。该新型电容测试仪可用于静态、动态测量,具有高精度、抗干扰能力强、多种输出方式等优点。

划片刀磨料粒度分布对不同硅晶圆划切品质的影响

为了更好地提升窄街区、小晶粒且街区带有不同修饰材料的硅晶圆的切割品质,研究了划片刀磨料的微小粒度变化和磨料粒度分布宽度对敏感硅晶圆切割品质的影响程度。采用不同粒度及径距微粉制备划片刀并划切表面含聚酰胺胶的窄切缝硅晶圆和表面有二氧化硅钝化层的薄脆硅晶圆。试验表明金刚石磨料粒度相差0.22μm即会对敏感硅晶圆划切的正崩、背崩及刀片磨损速率造成明显影响;粒度分布宽度的收窄有利于改善正崩,但对背崩效果不明显;粒度分布宽度与刀片划切磨损率的是非线性相关的。

Integration and verification case of IP-core based system on chip design

In this paper, the design and verification process of an automobile-engine-fan control system on chip （SoC） are introduced. The SoC system, SHU-MV08, reuses four new intellectual property （IP） cores and the design flow is accomplished with 0.35 btm chartered CMOS technology. Some special functions of IP cores, the detailed integration scheme of four IP cores, and the verification method of the entire SoC are presented. To settle the verification problems brought by analog IP cores, NanoSim based chip-level mixed-signal verification method is introduced. The verification time is greatly reduced and the first tape-out achieves success which proves the validity of our design.

基于多级互相关的RDW高分辨率检测与表征方法

针对红细胞分布宽度(RDW)分析中细胞体积单次检测与表征方法易受随机误差影响,从而引起统计分布展宽的问题,提出一种结合微流控技术和多级互相关分析(MCCA)的RDW高分辨率检测与表征方法。首先,利用微流控芯片对单细胞进行多级顺序检测,得到时间相关多脉冲电流信号,有效减小随机误差的影响;然后,利用MCCA算法对相关系数峰值进行提取,并以此为表征参量进行统计学分析,实现重叠率的降低;最后,搭建实验系统,开展系统标定与混合样本重叠率降低验证实验。实验结果表明:MCCA方法可以实现重叠率的有效降低(3μm微球+健康人红细胞及3μm微球+Ⅱ型糖尿病人红细胞的重叠率分别由3.22%和12.08%降至0.72%和1.93%),从而实现RDW的高分辨率检测与表征。

基于片上微腔自反馈注入锁定的窄线宽激光器

对半导体激光器外腔自反馈注入锁定进行了理论分析,研究了片上微腔的自反馈注入锁定对于分布反馈(DFB)激光器输出线宽的影响,分析了决定锁定带宽及线宽压缩系数的关键参数。基于Q值为2.4×10~6的片上Si_(3)N_(4)微腔的后向瑞利散射实现了DFB激光器的自反馈注入锁定,将其输出线宽由自由运转时的556.71 kHz压窄到了92.28 kHz,锁定带宽达到425 MHz。研究结果有助于理解半导体激光器自反馈注入锁定机理,并为实现窄线宽激光器提供了新的结构更简单、集成化潜力更高的方案。

面向片上系统的多区域温度控制系统设计

在片上系统(system-on-chip,SoC)芯片中,由于各功能部件在频率、活跃度等方面存在差异,导致产热分布不均的问题比较突出,严重影响芯片的可靠性和使用寿命。针对这一问题,该文设计了一种面向SoC芯片的多区域温度控制系统。首先,通过片上总线技术进行分布式多区域温度采集,以获取SoC芯片的多区域温度信息。然后,设计了兼顾全局与局部温控的温度控制机制。该机制基于温度采集阶段的实时数据,通过协调时钟降频、中断以及脉冲宽度调制散热等方式进行局部或全局芯片温度管理与控制。同时,用户可以通过主控程序调整系统参数,使系统与各种温度控制场景兼容。该文在一种大规模众核SoC平台上进行了温度控制系统的测试。实验结果表明,该文提出的温度控制系统可有效减缓SoC工作时的芯片温度上升速度,并将芯片区域最高温度控制在用户所设定的极高温临界值±3℃范围内,表明该温度控制系统用于SoC芯片的温度控制是可行的。

基于STM32单片机智能台灯控制系统的设计

针对目前我国学生近视率呈现上升趋势、学生坐姿不良等问题,提出了一种基于STM32单片机智能台灯控制系统。该系统以STM32单片机为控制核心,通过人体检测模块判断是否有人,实现对台灯亮灭的控制;通过自动调光模块实时检测环境光照强度,利用PWM脉冲宽度调制技术对台灯的亮度进行调节。通过按键模块切换到手动模式,使用者能够根据实际需要手动调节台灯亮度。通过坐姿调整模块检测人体到台灯的距离,若小于参考值则报警提醒。结果表明,该智能台灯控制系统,通过对台灯亮度和使用者坐姿的调节,使使用者处于亮度适宜,坐姿实时纠正的环境中学习,可以改善学生人群的近视、坐姿不良等问题。

基于循环谱包络的扩谱直序信号的码片 时宽、载频、幅度估计

扩谱直序信号是二二阶循环平稳信号,其循环谱幅度包含了信号的码片时宽、载频、幅度等信息,通过分析,文中提出利用非零循环频率处谱峰的位置与大小估计这三个参数的算法,算法不需要伪随机码序列和信号参数等先验信息,可实现对信号参数的盲估计;对参数的估计是在非零循环频率上进行两个一维搜索,很大程度避免或减小了平稳噪声和干扰的影响,适用于低信噪比情况,且避免了多维搜索;文中还分析了算法的实现条件,并通过仿真实验对估计算法性能进行评估.

基于延迟相乘-相关及谱分析的直扩信号检测与符号周期、码片时宽估计分析

该文基于直扩信号经过延迟相乘处理后表现出的周期性,提出了一种对直扩信号检测的有效方法——基于延迟相乘-相关及谱分析的直扩信号检测法。计算机仿真显示该方法不但能够适应直扩信号检测的低信噪比要求,而且能方便地实现对直扩信号符号周期和码片时宽的估计。特别地,该方法能够在数据采样速率不变的情况下通过增加算法所处理的采样数据长度来提高对符号周期估计的精度,这在对直扩信号的检测中是非常重要的。

硅片纳米磨削过程中磨粒切削深度的测量

分析了硅片纳米磨削过程中磨粒切削深度的特点，采用基于扫描白光干涉原理的三维表面轮廓仪对磨削后硅片表面的磨削沟槽的深度和宽度进行了测量，进而对磨削沟槽的深度和未变形切屑的横截面的宽高比进行了统计分析。研究表明，采用硅片自旋转磨削方法对硅片进行纳米磨削时，参与切削的磨粒数量极少，起主要切削作用的磨粒只占有效磨粒数量的一小部分，此部分磨粒的切削深度大于砂轮的切削深度，甚至可达后者的2倍；未变形切屑的截面为三角形，其宽高比在21～153之间，平均值为69。

长脉宽脉冲激光硅片弯曲成形试验

利用毫秒脉宽Nd:YAG激光对硅片进行了弯曲试验,给出了长脉宽脉冲激光弯曲硅片的能量阈值条件。研究了长脉宽Nd:YAG激光脉冲频率和脉冲宽度参数对硅片弯曲角度的影响,同时说明了脉冲频率和脉冲宽度参数对弯曲角度的影响可以转换成扫描速度和功率密度对弯曲角度的影响,并对试验结果进行了分析,引入了脉冲占空比来表征能量的时域分布对弯曲现象的影响。试验结果表明,采用毫秒量级脉冲激光可以对硅片进行弯曲加工,弯曲角度可达20°以上。

采用单片机的直流电机无线遥控系统

为对分布于大型建筑各处的通风电机进行遥控启停、转向和转速控制,研究了采用单片机的直流电机无线遥控控制系统,分析了控制系统的硬件组成、软件设计和控制原理。控制系统以AT89S51单片机为核心,电机调速部分采用脉宽调制(PWM)技术,以IR2108作为驱动芯片设计驱动电路,无线遥控部分选用PT2262/PT2272编解码器,实现了对直流电机的遥控控制。研究结果表明该系统具有实用性好、结构简单、成本低、体积小和性能可靠等特点。

宽带通信芯片中级联积分梳状插值滤波器的优化设计

级联积分梳状(CIC)滤波器由于其结构简单、高效等优点,经常作为宽带通信芯片中的抽取器或插值器。随着通信系统以及超大规模集成电路的发展,芯片集成密度越来越高,需要对芯片中关键模块积分梳状滤波器进行面积的优化。为此,设计一种应用于无线宽带射频芯片的CIC插值滤波器。通过位宽优化方法减少滤波器内部节点位宽,并在增益校正部分采用输出截位后的正则有符号数字量编码乘法代替全位宽二进制补码乘法。实验结果表明,与优化前的CIC插值滤波器相比,该滤波器的电路面积可优化58%左右。

16位单片机控制的多模式PWM控制器

介绍一种MCS-96单片机控制的多模式PWM实时发生器,着重论述了PWM波形的实时生成方法,并对影响电机运行性能的变频方式、控制周期等问题进行了探讨。

一种QPSK-DS信号参数估计方法

基于QPSK-DS信号的结构特征,从直扩通信的基本特征和QPSK-DS信号做平方及延迟相乘处理后所具有的典型特征入手,探寻可实现对QPSK-DS信号参数估计的方法。提出了一种基于时域信号处理与频域特征提取的QPSK-DS通信参数估计方法,该方法通过对接收信号做平方和延迟相乘处理然后搜索特征谱线的方法完成对QPSK-DS扩频参数符号周期和码片时宽的估计。仿真试验表明该方法简单有效,可操作性强。

硅晶圆分层划片工艺试验研究

目的优化硅晶圆划片工艺参数,提高划片质量。方法提出一种硅晶圆分层划片工艺方法,利用自主研发的精密全自动划片机,通过全因素试验,研究了主轴转速、进给速度和切削深度等工艺参数对分层划片与传统单次划片的工艺性能的影响,检测了崩边宽度、相对缝宽、切缝表面粗糙度,通过检测划片过程中主轴电流大小来间接反映切削力的大小。最后对分层划片工艺进行优化试验,得出最佳工艺参数组合。结果随着划片深度的增加,主轴电流增大,进给速度对主轴电流的影响较小,分层划片可以有效减少划片过程产生的切削力,提高划切效果。分层划片试验发现,随主轴转速的增加,相对缝宽增大;随进给速度增大,相对缝宽先减小后增大。进给速度为15 mm/s,转速为10 000 r/min时,相对缝宽最小,为1.048。随着主轴转速的增加,崩边宽度减小;随着进给速度的增大,崩边宽度增大。进给速度为1 mm/s,转速为25 000 r/min时,崩边宽度最小,为5.31μm。结论与传统单次划片方式相比,分层划片工艺能够得到更好的划片效果,可一定程度上降低崩边宽度,减小相对缝宽值,减少微裂纹,提高划切质量。

OFDM信号码片时宽与符号长度估计

OFDM技术以其可对抗频率选择性衰落、高频谱利用率等优点,日益广泛应用于军用和民用领域,同时也给信号侦察、频谱管制带来了一定的挑战。在研究OFDM信号循环谱特性的基础上,基于循环相关的方法对其码片时宽和符号长度进行参数估计,通过实验仿真验证了估计算法的有效性和实际应用的可行性,可在数字侦察处理硬件平台予以实现,为以第三方的身份对OFDM通信信号进行侦察接收提供算法支持,有广泛的应用价值。