高校院系智慧型办公室建设的探索与思考——以清华大学精密仪器系机关办公室为例

新时代高等教育不断向高质量发展深入推进,高校院系办公室也要随之开展探索,以“强化服务、提高站位、协同高效、智慧办公”为指导思想,开展智慧型办公室建设,努力实现办公室新的发展和突破。清华大学精密仪器系机关办公室尝试发挥信息化平台作用,保证管理体制科学化,以实现智慧化管理;依托“大办公室”运行模式,加强协同化和一体化建设,以促进智慧化运行;扎实推动工作的精细化建设,充分调动办公室人员职能的发挥,以做好智慧化服务,对当前高校院系智慧型办公室建设的探索具有一定的思考意义。

微处理器内嵌式模数转换器在精密仪器中的应用研究

较系统地分析和研究了微处理器内嵌式A/D转换器在精密测量仪器应用中可能遇到的问题及解决方法 ,希望在合理利用、充分开发以及改善和增强微处理器内部集成资源方面具有一定参考价值。

影响当前研究生就业地域分布的因素分析——以清华大学精密仪器系为例

研究生就业是实现研究生教育价值的关键环节。随着研究生招生规模的逐年扩大,就业问题日益严峻。"双向选择,自主择业"是高校毕业研究生的主要就业方式,这种方式具有较强自主性和较高自由度的特点,对毕业生选择就业地域及就业地域分布的平衡性具有重要影响。以清华大学精密仪器系为例,通过对该系近几年应届毕业研究生(包括硕士研究生和博士研究生)就业地域分布数据的统计研究,分析了高校毕业研究生就业地域分布的现状、特点及成因,为进一步提高就业引导工作质量提供可靠的参考依据。

通过加强本科生专业实践促进工科拔尖创新人才培养——以清华大学精密仪器系为例

社会实践是本科生综合素质培养中的重要组成部分,是增强本科生提高专业应用技能、学以致用的关键过程,更是本科生适应社会能力、成长成才的重要途径。本文从"三位一体"育人理念的角度对清华大学精密仪器系致力于开展具备较强的针对性、科学性、服务性和创新性的本科生专业社会实践的形式与效果进行了分析与总结,并为今后本科生专业实践工作的开展提供经验与建议。

精密仪器的运动控制模型与实现

本文对精密仪器中的微型无刷永磁直流电机采用高精度、低成本的控制问题进行了分析,在对电机的数学模型的分析基础上,采用模型参数匹配设计方法,计算出基于PID控制参数,并给出其电路实现。

康复工程中的生物机械学研究

1人机一体化系统与生物机械学 任何机械的工作过程中都离不开与人的关系。早期简单机械必须有人力介入才能完成特定的工作。在有其他动力驱动的系统中，特别是蒸汽机、电动机等动力机械出现后，使简单机械与动力系统组成一个整体。

生物机械学研究在康复工程中的应用

本文介绍了生物机械学及其在与运动功能康复有关的康复工程中的应用。以实例的形式给出了生物机械学在大腿假肢使用者滑倒问题中的生物机械学研究及其应用。康复工程与许多学科有关,其中运动功能康复与生物机械学关联性很强。康复工程中的生物机械学研究包括人体运动的功能模型,人与机械系统的交互原理与方法,人机结合界面,机械与人体功能的相互影响,人机一体化系统的设计与性能评定。这些问题的研究为运动功能康复提供了理论、方法和技术支撑;反之,康复工程又是生物机械学的重要应用领域,康复工程的需求促进生物机械学的发展,并为其提供活力。

美国博士生培养模式的思考与借鉴——以机械学科为例

以美国佐治亚理工学院机械工程专业博士生教育为背景,对博士生的培养目标与方式、培养内容与基本要求、资格考试与开题、科研工作与论文答辩等诸多培养环节的分析和研究,为提高我国博士生教育质量提供了借鉴:应取消对学习年限的规定或延长学习年限;建立博士生和导师之间的双向选择与淘汰机制等。

基于卷积神经网络的岩渣分类算法及其FPGA加速

全断面岩石掘进机在道路掘进过程中,刀盘挤压切削岩体容易产生刀盘磨损及损坏,从而造成经济损失,因此需要检测刀盘磨损的理论和技术来指导施工。岩渣是掘进过程的直接产物,携带丰富的信息,能够反映当前的施工状况,因此可以通过岩渣识别利用这些信息间接实现对刀盘的监测。提出了一种基于卷积神经网络的岩渣识别算法,在岩渣数据集上实现了96.5%的分类准确率。随后为了便于FPGA硬件部署,提出一种网络压缩方法,将网络规模压缩到原始网络的2.28%,同时分类准确率相比原网络仅下降了0.9%。最后使用OpenCL技术在Intel Arria 10 GX1150平台上实现了算法部署,达到了224.54 GOP/s的吞吐率以及11.23 GOP/s/W的能效比。

高精度NiCr/NiSi薄膜热电偶高温测试系统

针对航空发动机涡轮叶片和燃烧室内壁等高温恶劣环境下对温度测量的迫切需求,提出了一种基于薄膜热电偶的高精度测温方法。采用磁控溅射法在SiC衬底上制备了NiCr/NiSi薄膜热电偶。完成了薄膜热电偶的设计与制备,并设计了一套高精度温度数据采集系统,主控芯片采用STM32,数据采集芯片采用16位高精度芯片ADS1118,实现了对高温恶劣环境下温度数据的实时采集。结果表明:设计制备的NiCr/NiSi薄膜热电偶能够实现-40~1000℃温度区间稳定测温,高精度测温系统与标准温度测量系统相比误差优于±0.4%,为高温恶劣环境下温度测量提供了有效且可靠的解决方法。

基于磁性传感器的低失调温度补偿接口电路设计

面向磁性传感器在物联网(IoT)技术中的广泛应用,该文基于180 nm CMOS工艺设计了一种具有低失调电压,低温度漂移特性的霍尔传感器接口电路。针对霍尔传感器灵敏度的温度漂移特性,该文设计了一种感温电路并与查表法相结合,调节可编程增益放大器(PGA)的增益有效地降低了霍尔传感器的温度系数(TC)。在此基础上,通过在信号主通路中使用相关双采样(CDS)技术,极大程度上消除了霍尔传感器的失调电压。仿真结果表明,在–40°C~125°C温度范围内,霍尔传感器的TC从966.4 ppm/°C减小到了58.1 ppm/°C。信号主通路的流片结果表明,霍尔传感器的失调电压从25 mV左右减小到了4 mV左右,霍尔传感器的非线性误差为0.50%。芯片的总面积为0.69 mm^(2)。

含间隙铰的机械多体系统动力学模型

对四类间隙铰模型(连续接触模型、有限元模型、经典碰撞模型和接触变形模型)进行分析比较,给出了经典碰撞和接触变形模式的含间隙多体系统动力学模型。经典碰撞模式的动力学模型着重考察系统动力学的整体行为,不能预测碰撞过程中铰关节局部接触力的变化历程。接触变形模式的多体系统动力学模型考虑了碰撞体间的法向和切向接触力,以及阻力矩,能够求解系统运动过程中间隙铰轴销与孔体的碰撞力。采用间隙铰的非线性弹簧阻尼模型,研究了重力场及其方向性对空间可展机构动力学性能的影响。计算结果表明,无重力与有重力环境时含间隙可展机构动力学行为有较大地差别,重力作用使间隙铰内碰撞减弱。为了保证在地面试验中可靠地预测在太空展开性能,可展机构在地面试验时应采取重力补偿措施。

用于大尺度模型发动机高频PLIF测量的脉冲串紫外激光系统

针对大尺度模型发动机试验台工作时间短(~百毫秒到秒量级)和激光能量要求高(>1 mJ)的特点,常规的紫外激光系统不能满足发动机燃烧流场精细化测量需求,要求用于高频平面激光诱导荧光(PLIF)测量的紫外激光系统同时满足脉冲串时间间隔短和激光输出能量高,并且系统具有高可靠性和环境适应性。设计了一套用于真实发动机地面试验台高频PLIF测量的脉冲串紫外激光系统,能够获取有效的火焰动力学数据。脉冲串紫外激光系统采用自主研制的脉冲串模式激光器泵浦染料激光器,具备能量监测、波长监测和片光分布监测等功能,可以校正激光参数对测量结果的影响。其中脉冲串模式激光器采用电光调Q、脉冲串模式和MOPA技术,使输出的泵浦激光具有高脉冲能量(~50 mJ@532 nm)、短脉冲宽度(~10.8 ns)和较高的脉冲串频率(20 Hz)。脉冲串紫外激光系统的串时间间隔为50 ms,是国外激光器脉冲串间隔时间的1/200;系统整体转换效率为6%,紫外单脉冲能量为2.95 mJ@283 nm,是国外连续脉冲激光器典型能量值的7倍。为满足发动机地面试验台测量需求,自主集成了工程可用的高可靠性移动式10 kHz PLIF测量系统,具有抗震、防潮和防尘等功能,提升了高频PLIF系统的环境适应能力。国内首次在中国空气动力研究与发展中心的脉冲燃烧风洞上实现了大尺度模型发动机燃烧流场远距离大视场成像测量(~15 cm),获得了高信噪比的氢燃料及乙烯燃料高动态燃烧过程可视化结果。未来可结合光谱图像特征提取与分析方法对其燃烧状态和动态过程开展研究,为发动机复杂流动燃烧机理研究、CFD仿真和发动机设计水平提升提供支撑。

基于NIM-Sr1光晶格钟驾驭氢钟产生本地时标的研究

光钟在生成高性能原子时标方面有很大的潜力。本文介绍了以中国计量科学研究院(NIM)的NIM-Sr1光晶格钟为参考生成本地时标的基本思路,评估了实验室目前用作飞轮振荡器的HM57氢钟的噪声参数。针对NIM-Sr1光晶格钟作为基准钟长期间歇运行时的运行率和时间分布,设计了对测量数据的分段处理方式。通过对2022年9月和10月NIM-Sr1光晶格钟与HM57氢钟比对数据的后处理,生成了光钟驾驭的纸面时标TS(P),其在60天内相对于TT(BIPM22)的最大时间偏差为0.7 ns,验证了驾驭方法的可靠性。搭建了以NIM-Sr1光晶格钟为参考驾驭HM57氢钟生成本地实时物理时标的实验系统,并评估了2023年4月生成的实时物理时标TS(R)的性能,其在30天内相对于UTC的最大时间偏差为0.89 ns。

一种新型高速码垛机械手的设计与实现

针对包装袋规格和码垛技术要求,提出一种新型的高速码垛机械手的设计方案.该方案采用气压驱动,并通过手指开合机构、侧板夹紧机构和压袋机构,实现包装袋的可靠抓包、搬运和码放等动作.在此基础上,通过详细分析与计算,完成了该机械手的结构设计,并在Pro/E平台中建立了该机械手的三维CAD模型.对该机械手的动作规划、动力学计算以及气动系统等问题进行了分析与研究.仿真结果表明,该机械手能够在规定的时间内完成规定动作.

基于遗传算法的旋转机械转子裂纹识别的研究

转子裂纹是旋转机械中常见且危险的一种故障，转子裂纹的有效识别和定位也是故障诊断领域一直研究的课题。将转子裂纹的识别作为一反问题，从反问题的求解角度，提出了基于遗传算法的转子裂纹识别策略，该策略的基本思路是借助于有限元分析方法建立裂纹转子的有限元模型，并将转子裂纹识别问题形式化为一优化问题，进而利用遗传算法进行优化求解实现转子裂纹的识别。数值仿真研究表明，所提出的裂纹识别的反问题进化求解策略能以较好的精度和鲁棒性识别转子裂纹，是有效可行的，且适用于更广泛的无损检测和缺陷辨识等应用场合。

微机械陀螺仪温度特性及补偿算法研究

微机械陀螺是近代发展起来的一种角速率传感器,与传统陀螺仪相比,它具有体积小、重量轻、价格便宜等特点,但其性能受环境温度的改变影响很大。通过分析温度变化对微机械陀螺仪的影响,推导出陀螺输出、驱动轴相位与温度的关系,提出了一种无温度传感器的新型补偿算法,经温度实验补偿后的陀螺温度漂移减小到补偿前的5%,为微机械陀螺的性能改善提供了一种新的途径。

基于脑-机接口的康复辅助机械手控制

目的:研究一种基于脑-机接口技术的康复辅助机械手运动的控制方法,并论证其可行性。方法:构建基于脑-机接口的控制系统框架。通过基于稳态视觉诱发电位构造的脑-机接口获取控制指令,通过可编程逻辑控制器(PLC)控制机械手完成规划的动作。结果:实现了利用稳态诱发脑电控制多自由度机械手完成倒水动作的过程。结论:通过脑-机接口技术控制康复辅助机械手进行复杂运动是一种可行的方法,这种新的控制方法可以应用于残疾人对假肢的控制。

计算全息综合性光电教学实验设计

基于傅里叶光学原理实现对目标光场进行精确重建,设计了从显示目标绘制,相应计算全息图生成到光学重建的综合性教学实验。具体的实验流程包含基于Visio的显示目标设计,基于MATLAB的相位型计算全息图生成算法编写和基于相位型液晶空间光调制器的目标重建光路搭建。实验设计结合了光学、数字电路和计算机软件技术,具有流程清晰、易于教学、学生参与度高和获得感强的优势,可有效增强学生对计算全息技术与光电信息技术的理论理解与实操能力。

机械原理实验教学的改革与实践

文章分析了机械原理传统实验教学在新的教学模式下存在的问题，介绍了研究性实验的开设方式和教学效果，并对今后实验教学的改革提出了一些建议。