脉冲技术范文（精选12篇）
脉冲技术 第1篇
随着科学技术迅猛发展,人们对信号测量的精度要求越来越高,被测量信号的速度也越来越高,形式多种多样。在实际应用中,脉冲信号作为一种常见的信号,我们经常需要检测脉冲信号的峰值以及其出现的时刻,如在心电图检测中检测Q点到R点的时间间隔;数据采集卡中高速信号的采集;核反应堆中能量谱的检测;雷达探测中的雷达波检测等。很多时候,峰值检测部分的性能在整个系统中起着至关重要的作用。但是传统的峰值检测电路无法很好地实现脉冲峰值的连续检测,鉴于此,本文将介绍一种新型的电路结构来实现这种连续检测的功能。
1 方案设计
1.1采用新型高速直流恢复电路器件组成峰值检测采样系统采用新型高速直流恢复电路器件OPA615、内置迟滞比较功能的高速比较器ADCMP602、带USB模块的嵌入式微控制器C8051F340,构成精确的脉冲高速峰值检测采样系统。
针对脉冲信号上升沿、下降沿陡峭,持续时间短,压摆率高等特点,我们选择了一系列高速器件,尽可能减少因为器件自身的延迟等因素对测量造成误差。采用ADCMP602来检测脉冲峰值的到来,触发单片机外部中断,使单片机控制OPA615对脉冲信号峰值进行采样保持,并利用内部的AD对其进行采样,然后存储到单片机内部的Flash中。相对于传统的峰值检测电路,本方案存在以下优点:
(1)比较器ADCMP602具有迟滞比较功能,当两输入端信号大小比较接近时,即使在外界噪声的作用下,其输出端也不会产生振荡,不会造成单片机误动作。(2)OPA615采样比较器包含一个运算跨导放大器、一个缓冲放大器和一个并发开关电路,当开关使能时,其输出电流很大,能够迅速给电容充电,当开关关断时,其关断电阻很大,可以使电容上的电荷尽可能保持不变。
1.2系统组成系统主要由以下几部分组成:峰值检测与采样部分、单片机控制器部分、液晶显示部分、USB接口部分、电源供电部分。具体如图1。
2 硬件系统设计
2.1 峰值检测电路模块设计
针对脉冲信号的特点,本设计采用的峰值检测方法是将输入的脉冲信号经过一定的延时后和原来的信号进行比较,由于延时的作用,当脉冲在上升时,输入的脉冲信号始终比延时后的脉冲信号要高,此时比较器输出高电平,当脉冲峰值到来后,脉冲信号开始下降,而同时经过延时的脉冲信号刚好到达最高点,此时脉冲信号比延时后的脉冲信号要低,导致比较器发生翻转,这样就可以检测脉冲到来的时刻了。具体采用运算放大器固定延时电路来实现。其中比较器我们选择ADCMP602,因为当比较器两输入信号非常接近时,在外界噪声的作用下,使用普通的高速比较器会产生剧烈的振荡,致使整个电路无法正常工作,而ADCMP602具有内置迟滞功能,使用ADCMP602可以使比较器在输入端信号比较接近和噪声作用的情况下能正常工作,不会产生振荡。峰值检测部分电路原理图如图2。
2.2 峰值采样保持电路模块设计
峰值采样保持电路我们使用新型宽带直流恢复电路器件OPA615。具体电路如图3所示。利用OPA615的SOTA作为采样比较器,对输入信号和采样电容上的信号进行比较,进而控制采样电容上的电压和输入电压相等。利用OTA构成缓冲放大器,对采样电容上的电压进行缓冲。HOLD CONTROL由单片机控制和峰值检测比较器U1通过与门实现共同控制。
2.3 人机交互界面电路模块设计
人机交互界面采用DM12864作为显示输出,4个独立键盘作为命令输入。DM12864是一款带中文字库的图形点阵模块,由动态驱动方式驱动128×64点阵显示。其具有低功耗,电源电压范围宽,内含多功能的指令集,操作简易,背光可以通过引脚控制的优点。
2.4 电源模块设计
在设计中我们采用双电源供电方式,即电池供电和USB供电。在进行数据采集时,使用电池供电,方便携带;当需要将采集的数据通过USB接口上传到上位机时,采用USB供电方式。当使用电池供电时,电池电压的范围可以从3V~5V,我们通过升压芯片MAX856将电压变成+5V。而-5V电压则通过ICL7660负压芯片来产生。值得注意的是由于控制芯片采用3.3V的工作电压,我们还需要将+5V的电压通过稳压芯片转化成3.3V,以便给控制部分供电,在这里我们采用了低压降线性稳压器LM1117-3.3V。
2.5 微控制器电路模块设计
在此系统中,我们采用C8051F340作为微控制器。微控制器电路模块的具体原理图如图4所示。
3软件系统设计
软件系统设计主要包括上位机软件设计和单片机软件设计两方面。
3.1 上位机软件设计
上位机软件的设计采用微软公司的Microsof Visual C++6.0 SP6软件进行设计。上位机软件主要的作用是进行数据接收和显示的简单功能,在此我们采用了基于MFC的对话框的编程。界面如图5所示。
界面主要分为以下四部分:(1)设备选择部分。当设备接入计算机时,操作系统将通知上位机软件有设备接入系统,并在下拉菜单栏中显示设备的序列号。当计算机上同时接入多个相同的设备时,我们可以通过下拉菜单选择我们要使用的设备。同时也可以用上方的UpdateDeviceList按钮手动检测连接的设备。(2)显示模式选择部分。显示模式选择是两个单选框按钮,每次只能有一种方式被选中,分别为Voltage和Binary,分别表示用实际电压显示和电压代表的权值显示方式。(3)保存文件选择部分。我们点击右边的Browse按钮,将会弹出一个保存对话框,提示我们要将接收的数据保存在哪里,文件的后缀名必须是Hex,最后文件将以十六进制的格式保存。(4)显示区域部分。本软件在按下ReceiveData按钮后,先接收数据,然后将接收到的数据根据显示的模式逐行显示在文本框中,同时以十六进制保存在指定的文件内。
3.2 单片机软件设计
单片机软件设计在Keil Uvision4的开发环境下设计、编译、生成。主要包括峰值检测采样、人机交互界面、USB通讯、主程序模块四部分。
3.2.1 峰值检测采样部分软件设计
通过比较器产生的峰值到达信号接入到单片机的外部中断0上,当接入的信号到达峰值时,比较器由高电平向低电平跳变,触发单片机的外部中断0。单片机接收中断,执行相应的中断服务程序,在中断中,单片机控制OPA615的Hold Control引脚,使其保持低电平,从而使采样电容上的电压保持不变,并屏蔽外部中断0。继而单片机的AD开始工作,采集采样电容上的电压。当AD采样完毕,单片机拉高OPA615的Hold Control,使其继续工作在跟踪模式,等待下一次的峰值来临。同时开启外部中断0,以便及时得知下一次峰值的到来。峰值采样总共采集10240个点,采样完毕,自动停止采样,中途可以通过按键停止采样。程序流程图如图6所示。
3.2.2 键盘输入和液晶输出设计
该系统上的四个独立按键组成了键盘,采用定时扫描的方案对键盘进行扫描。一般来说,小型机械按键撞击造成抖动的时间不超过10ms,根据乃奎斯特采样定理,如果借助定时中断,以大于10ms的周期对实际的波形进行采样,会得到无毛刺的波形。因此我们取采样后波形的下降沿作为按键的判断依据。使用定时器0作为键盘扫描的定时器,每0.05s溢出一次,并调用键盘扫描函数。液晶显示使用DM12864M,采用并行模式控制。在液晶能够正常工作之前,液晶需要先进行初始化,其初始化流程如图7所示。
3.2.3 USB通讯部分软件设计
由于Silicon Laboratories公司为我们提供了由于USB模块的底层函数,我们无需自己编写最底层的USB驱动函数,只需略微懂得USB协议,便可以完成USB的开发,简化了USB程序的开发。在本设计中利用状态机实现整个USB通讯。
4 结果与分析
输入信号为100kHz、幅值为2V的正弦波信号,直接接入峰值检测电路的输入端。接上电源,等待设备初始化完毕,然后按下开始采集键,系统开始采集数据,直到采样点达到10240个点。采样完毕后,我们通过USB接口将采集的数据上传到上位机上进行显示。采集数据的前512个点,用Matlab画图,用其权值表示,其结果如图8所示。
从上述测设结果来看,我们的系统基本上满足设计要求。此系统可以成功实现脉冲值的连续检测。
摘要：本文选用新型宽带直流恢复放大器OPA615和轨对轨高速比较器ADCMP602实现峰值检测电路,提高了整个电路的性能;采用C8051F340作为主控芯片,控制整个电路的运行并进行数据采集和处理,设计出了能够实现脉冲值连续检测的高性能脉冲峰值检测电路。
浅析脉冲电子围栏技术发展及应用 第2篇
前言》
脉冲电子围栏作为最主流应用的一种实现公共安全的新型高科技智能周界报警产品，它与传统的红外、微波、静电感应等周界安防系统相比，具有误报率低、不受地形和环境限制、安全性高等显著优点，已被广泛应用于世博会、奥运会、变电站、工厂、小区、学校、别墅、仓库、机场、军事基地、看守所、监狱等各个行业。
随着网络技术的发展与信息化建设的深入，市场对周界安防要求不断提高，尤其对解决安防行业核心系统存在的技术漏洞需求最为明显。市场需求催生了创新的周界安防产品，第五代脉冲电子围栏产品—“T6/T8系列触网防旁路脉冲电子围栏主机”应运而生。T6/T8系列电子围栏主机采用Smart DEC智能算法（全称“防等电位破解技术”），新增单线触网报警、防旁路报警功能，终结了电子围栏行业长期存在的两大技术漏洞，且能通过识别前端触网信号，极大的降低误报率。从用户的角度考虑，第五代脉冲电子围栏主机最大程度上改善了用户体验，电子围栏技术发展及应用进入了下一个里程碑时代。
脉冲电子围栏的前世今身》
电子围栏发展可追溯到上世纪二三十年代，从最原始的牧场电子围栏到第五代智能触网防旁路型脉冲电子围栏的演化，这无疑是电子围栏近100年来无数次技术革新的成果。第一阶段：牧场电子围栏
电子围栏最早起源于英国英格兰的流动牧场，牧人为了放牧的需要，拉一根导线，通上直流电，就形成简单的电子围栏，使牲畜在一定范围内活动。战后在欧洲，牧业在农业中的比重是很高的，大量的牧业市场需求促进了“电子围栏”的开发和推广。牛羊等遇到“电子围栏”的电击阻挡而退回，很好地起到“牧羊人”的作用，同时也防止圈外的大型动物或猛兽跑进来，对当时的牧业发展起到了较大的促进，在一些畜牧业比较发达的国家仍然在发挥着较大的作用，姑且算是第一代电子围栏产品的雏形。第二阶段：报警电子围栏
随着整个“电子围栏”行业的发展和深入，产品附件和种类越来越多，90年代中后期具有阻挡和报警功能的智能型周界安防报警系统，开始专业用于社会公共安全领域，它具有断路、短路、失电报警功能同时又秉承了电子围栏的安全阻挡功能。该产品充分考虑了人的主动性和智慧性，能准确判断出无意触摸、蓄意破坏、非法闯入等各种情况，是现周界安防项目的比较好的选择。第三阶段：智能电子围栏
随着人们对产品性能和功能的要求越来越高，产品需要更加人性化，具有更多功能的产品开始出现。第二代产品输出脉冲电压恒定，当周界的长短出现变化时，前端的电压会随着周界的长度出现过高或过低的现象;同时当产品安装在围墙较低的别墅或小区时，白天会出现误击到小孩或附近工作人员的现象。基于以上问题，第三代可调节输出电压和可设定高压模式、安全模式切换功能的产品入市，如G3/T5系列脉冲电子围栏主机，它具有断路、短路、失电报警功能同时又秉承了电子围栏的安全阻挡功能，充分考虑了人的主动性和智慧性，能准确判断出无意触摸、蓄意破坏、非法闯入等各种情况。同时，这一阶段的产品还有的具有遥控操作、远距离操作等功能，为产品大规模地应用于别墅、小区提供了更好的产品。第四阶段：网络电子围栏
随着安防行业物联网的逐步深入，绝大部分周界报警系统仍停留在前端报警和单一设备的控制管理之上，存在无法进行联动的缺陷，致使安防系统处于“分散管理”的状态。由此网络电子围栏应运而生，以G5S/G5P系列脉冲电子围栏主机为例，其主要节点设备全网络电子围栏主机、智能控制终端和管理软件都可直接接入以太网，用户通过网络即可监管电子围栏，实现信息实时传递、数据交互和远程监管的功能需求。第四代产品的网络化与集成化程度达到了空前成熟水平，且具有方案灵活、施工简便、成本节省、传输稳定的特点。
三年磨一剑的技术突破》
智能感知磁场平衡波，弥补技术漏洞
脉冲电子围栏是通过主机的发射端口向前端围栏上的合金线发射脉冲电，由接收端接收脉冲电信号，使电子围栏系统形成一个完整的回路。一旦有人为入侵，造成相邻两根合金线的短路或者有人故意破坏剪断前端围栏合金线（开路），脉冲电子围栏主机会及时发出警报并通过通信线路传送至控制中心。
在脉冲电子围栏行业蓬勃发展的当下，却有着两个致命的技术弊端困扰着行业从业人员多年：单线触网不报警和旁路跨接不报警，为用户带来了极大的安全隐患。目前市面上的脉冲电子围栏产品单线触网虽然可以对入侵者产生电击，在电阻很小的时候有些产品也会产生报警，但当电阻很大的时候就不会报警。这也就是说，当入侵者穿着球鞋或带着塑胶手套以单线触网方式攀爬围栏，则市面上的电子围栏将不会产生报警，而入侵者所穿戴的绝缘材质物品也可阻挡其遭受前段围栏的电击，使其顺利翻越围墙，存在严重的防范漏洞。
旁路跨接不报警是现有电子围栏的另一技术弊端。旁路跨接分为单线旁路跨接（图1）和回路旁路跨接（图2），当入侵者用短路线分别连接电子围栏前端每根金属线的两端（单线旁路跨接），或用两
（四）条短路线在围栏网络接线跨接处分别连接相间隔的金属线（回路旁路跨接）后，电子围栏前端产生失效区，而当失效区金属线被剪断时，主机不报警，入侵者就可以趁这个“漏洞”翻越围栏，造成财产损失。
图1
图2 为了弥补电子围栏的缺陷及增加客户的安全保障，上海广拓耗时3年成功研发出全新的T6/T8系列触网防旁路型脉冲电子围栏，采用Smart DEC智能算法（全称“防等电位破解技术”），能通过识别前端触网情况，实现单线触网报警、防旁路报警、短路报警和断路报警这四类报警方式，从真正意义上解决了长久存在的技术漏洞，提升电子围栏的安全性。全析计算识别入侵信号，最大降低误报
电子围栏主机原则上是不允许有漏报，如何在没有漏报的基础上减少误报是目前各电子围栏技术急需解决的问题。现如今，减少误报普遍着力于对硬件的改进上，即传感器与前端关键元器件的提升。传感器负责对收集信号进行分析，传感器分析的程度越准确，就越能将各种误报的信号排除在外。从总的趋势来看，脉冲电子围栏正不断向数字化技术迈进，并成为一种主流趋势。与以往几代脉冲电子围栏在硬件上的更迭相比，现在数字化的技术越来越偏重于软件，即把一些产生误报、漏报的可能情况，比如小动物、风、雨、雪等干扰信号进行软件建模，通过软件算法识别出各种误报信号，这样就可以减少误报情况发生的机率。在这个方面，T6/T8系列脉冲电子围栏主机采用Smart DEC智能算法，通过感知电子围栏金属线上的磁场变化，并经由一系列精密运算，从而精准判断出前端围栏的触网情况，全面革新了电子围栏的报警技术。当前端围栏被碰触，搭载于主机内的Smart DEC智能算法能够通过计算围栏金属线上电磁场的变化量辨别出是人体还是小动物的触碰，并针对人为入侵行为向控制中心发出报警信号，极大减少电子围栏产品的误报率。同时，当入侵者使用短路方式对前端围栏进行接驳，围栏金属线上的电磁场平衡将被遭到破坏，Smart DEC智能算法通过对电磁场平衡波动的监测准确探知入侵者的旁路跨接行为（包含单线旁路跨接和回路旁路跨接），并即刻将报警信息发送控制中心，为安保人员进行处警提供绝佳的时间优势。
行业发展趋势》
网络化、数据化应用引发的市场大变革
基于物联网的渗入，未来周界安防的发展趋势，必然是以用户为核心而设计网络化、数据化等特征的综合信息操作系统。作为安防系统的第一道屏障，电子围栏需要一个数据化的系统操作从而更有效的来判断系统的稳定性及安全性。业内专家普遍认为，T6/T8系列触网防旁路型脉冲电子围栏主机采用独创的Smart DEC技术，智能识别入侵者触碰电子围栏前端的多种报警类型，其技术设计理念在周界的前端入侵探测领域具有显著创新性和先进性。
然而，电子围栏主机入侵探测传感模式与触发判断的技术革新仍不能完全满足日益增长的用户需求，周界安防解决方案更需要拥有强大的网络系统集成平台，这使得电子围栏主机在设计上考虑多种通信方式。以T6/T8系列主机为例，产品内置以太网，RS485丰富接口，最大程度提高了产品通讯连接能力和稳定性，适应用户与视频监控系统、语音对讲系统、灯光控制系统有效集成需求。便捷的通过智能键盘或控制软件调控用户服务器结构，如远程防区布撤防、模式切换、输出电压调整、灵敏度调节、报警响应时间调节等功能，顺利实现跨地区远程移动的安全警戒和管理。
当有人非法翻越围墙或破坏围栏时，脉冲电子围栏具有阻挡作用，联动视频监控系统弹出报警点视频画面，进行视频复核。通过智能控制终端配套的移动云警APP管理前端电子围栏防区信息一目了然，推送机制保障报警信息即时送达，报警信息列表轻松查看报警详情，随时随地处理警情。
脉冲技术 第3篇
关键词：高压脉冲电场技术 牛奶 加工
中图分类号：TS252.1 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2014）04-0012-02
牛奶营养丰富，不仅含有优质的蛋白质、丰富的钙，而且几乎含有人体营养所需的所有维生素以及多种免疫活性因子。然而，若对牛奶中微生物控制不当，不仅会使其营养成分受到破坏，甚至产生有毒物质。因此，为使人们能安全饮用，必须对牛奶中的微生物进行控制以确保安全。
1 对有害菌的杀菌作用
脉冲电场可以有效杀死多种乳中的微生物，杀菌效果与对象菌的种类与数量、电场强度、时间、温度、介质电导率、脉冲频率等相关。脉冲电场40kV/cm2下处理360L牛奶可以杀死婴儿配方牛奶中大肠杆菌；36.17kV/cm2和40个脉冲量处理接种了Salmonella Dublin的牛奶25min，牛奶在7～9℃下贮存8d内未能检测出细菌；使用电场强度为40kV/cm2，8个脉冲量处理2%牛乳，得到的产品可在4℃下保存2周；大肠杆菌在场强30kV/cm2、频率1500Hz、脉冲宽40Lm、流速20mL/min时，其量由6178个对数量降低至2151个对数量；在相同条件下，枯草芽孢杆菌由6175个对数量降低至5193个对数量。
2 对益生菌的保护作用
在食品的保藏过程中，益生菌的存活量是含益生菌的产品中所考虑的重要因素，在PP奶、UHT奶、PEF奶的预处理中，应优化加工参数和加工条件。并且，有研究表明，PEF技术可能有保护牛奶制品中益生菌的生长的能力，但其工艺的参数和条件亟待进一步的研究和优化，同时，对牛奶的感官、营养、物化性质与微生物特性等影响进行研究，以达到消费者喜爱的口味。
3 对牛奶风味物质的影响
王艳芳等[1]采用SPME-GC-MS联用的方法，对鲜牛乳、UHT灭菌牛奶和PEF处理（35kV/cm2，400μs，200Hz）牛乳的风味成分（主要挥发性风味化合物有酮类、醛类、含硫类、酯类、酸类、醇类、烃类、方环类等）进行分析，研究发现，在相同杀菌效果下，PEF处理乳较UHT灭菌乳而言风味化合物损失少，脂类氧化产物较UHT灭菌乳明显减少；产生蒸煮味的含硫化合物降低；其他种类的化合物变化不明显。因此，高压脉冲电场非热杀菌技术可以应用于牛乳杀菌上，保持牛奶的相对原味。
Zhang， S[2]研究得到牛奶中的所有风味物质，并在PEF处理乳中总共检出18种主要挥发性化合物，最主要的是酮类化合物，主要有2，3-丁二酮、2-丁酮、3-羟基-2-丁酮和1-羟基-2-丙酮；其次是醛类，主要的是己醛、庚醛、壬醛和糠醛，其中己醛的质量分数较高，占醛类总量的72.40%；然后是醇类，有戊醇、2-乙基-1-己醇、己醇和3-甲基丁醇，其中3-甲基丁醇的质量分数较高；酯类、含硫化合物、酸类和芳环化合物也有检出。
4 对牛乳抗氧化能力的影响
张莎等[7]研究了高压脉冲电场（PEF）处理和热处理对牛乳总抗氧化能力和过氧化值的影响。采用牛乳对DPPH自由基的清除率来评价其抗氧化能力，用改进的IDF分光光度法测定了牛乳的过氧化值。结果表明：新鲜牛乳对DPPH自由基的清除率为49.65%，无论是低温长时（60℃、30min），高温短时（75℃、15s）巴氏杀菌，还是PEF（30kV/cm、400us）处理，牛乳清除DPPH自由基的能力都略有下降，而过氧化值都有所升高。PEF处理会引起乳脂肪氧化——PEF处理后，乳脂肪的过氧化值有所升高，抗氧化能力有所下降，且变化的程度与热处理引起的相近；随着PEF处理场强的增大和处理时间的延长，乳脂肪的过氧化值变大，抗氧化能力下降，但是PEF处理温度对抗氧化能力影响不显著。
相对于对照样（鲜牛乳），PEF与UHT处理会对牛乳中风味物质产生或多或少的影响。PEF对牛乳中2-丁酮、己醛和3-羟基-2-丁酮的影响最大，前两种物质分别由原来的0和1.14%升高到2.21%和2.78%，3-羟基-2-丁酮则由5.56%降低到1.66%，对2，3-丁二酮、乙酸丁酯这两类主要风味成分基本无影响。UHT对牛乳中的二甲基硫醚、二甲亚砜、2-戊酮、2-庚酮和己醛影响较大，分别由原来的0、0.33%、0、0、1.14%升高到0.56%、1.03%、4.81%、6.43%和3.25%，2，3-丁二酮由原来的 2.79%降低到0，对乙酸丁酯、甲酸戊酯则基本无影响。
5 常见PEF技术对牛奶加工工艺的影响
5.1 HIPEF对牛奶加工工艺的影响
在非热处理过程中，高强度脉冲电场（HIPEF）因在处理液体食品中与在连续流动加工过程中有潜在的优势而逐渐受到更广泛的关注，它在保证在安全微生物量的条件下，还能保持牛奶的感官特性，降低牛奶的风味物质的损失。虽然HIPEF有很多显著的优势，但需要对比和检验实验条件下所得到的数据，特别重视在工业生产规模上的应用与研究，包括牛奶货架期的加工参数、HIPEF加工过程中的微生物失活与能耗的优化、应用于牛奶加工和感官与营养评估的HIPEF设备的精确设计。同时，HIPEF在牛奶处理过程中有某些潜在的缺陷，因此，从实际的角度上，可以将HIPEF与传统热处理技术或其他的新技术相结合，以达到延长牛奶的货架期。
HIPEF奶的营养和感官特性，研究表明HIPEF能将牛奶风味物质丧失降至最低，同时保护牛奶中的功能成分。HIPEF（35kV/cm，188us）非热处理，对原料奶的密度、粘度、介质导电率、pH、蛋白与固体含量、维生素含量进行分析，发现原料奶的物化性质的改变量最小。Zulueta等得出结论，采用HIPEF（3545kV/cm2，40180us，温度65℃）处理果汁牛奶，其脂肪酸总浓度与pH值的变化不大。Bermudez-Aguirre等的研究表明，实际应用PEF对牛奶制品进行杀菌消毒效果良好的且低能耗，对脱脂乳（SM）和全乳（WM）条件并不一样，温度为20℃、30℃和40℃，对应电场为30.76kV/cm2到53.84kV/cm2，对SM而言需要的脉冲数为12、24和30，对WM而言需要的脉冲数为12、21和30，同样得到PEF对牛奶物化性质的影响微弱，但在SM中，随着PEF的加强，脱脂固体量、脂质、蛋白质也逐步降低，在PEF最强时，蛋白质下降0.18%，脂质下降0.17%；而在40℃的WM样品中，蛋白质含量下降0.11%，脂质含量下降得更多。并且，经过PEF处理的牛奶样品在4℃下pH值变化很小，33天后，pH依旧在6以上，而在21℃下保藏的牛奶更易腐败，pH在5d后降至4。经过PEF处理后，嗜温菌的生长被延迟，在4℃下25d后，SM乳中其数量保持在6个对数周期，WM乳中保持在7个对数周期；而嗜冷菌在这两种乳中增长得都很快。
5.2 IDPEF对牛奶加工工艺的影响
根据微生物的生长运动规律，采用间歇式脉冲电场技术（IDPEF），在食品保藏过程中定期处理，预防微生物污染，处理过程中不需要辅助，如化学防腐剂、食品添加剂和辐射或其他复杂的设备。相比紫外辐射技术，IDPEF能应用于浑浊的介质中。以鲜牛奶为介质，在室温下设置脉冲电场参数：30个脉冲，17.5kV/cm2，40mus长度，1Hz/12h，其效果相当于在冰箱中4℃保藏鲜牛奶。这门技术广泛应用于生物技术、食品工业，并对某些冰箱匮乏地区的食品保藏有重要的作用。
5.3 PEF技术的工艺优化
目前国内外对高压脉冲电场杀菌研究的较多，但以牛乳为作用对象，对具体电场参数进行旋转回归分析的研究尚少。电场参数中，电场强度和脉冲数对杀菌效果影响较大[3]。贾健辉等[4]研究了杀菌效果与电场条件的关系，并对各因子的灵敏度进行分析，以电场强度和脉冲数为因子，通过二因素二次旋转回归正交试验得出杀菌率的二次方程，所得实验表明，高压脉冲电场对牛乳有一定的杀菌效果，当场强在50～100kV/cm2，脉冲数在400～1200时，二次回归模型与实际情况拟合较好，适合于预测与分析。场强对杀菌率的影响要明显大于脉冲数的影响，场强灵敏度高于脉冲数的灵敏度。除场强与脉冲数外，还有对杀菌率有一定影响的因素（或因素组合）。丁宏伟等[5]通过单因素和正交实验分析，分别研究了电场强度、脉冲数、杀菌温度对高压脉冲电场杀菌效果的影响，得出能达到灭菌要求的最小的电场强度（70kV/cm2）、最少的脉冲数（6）及最低的处理温度（70℃），并测定在上述处理条件下乳营养的损失量，采用高压脉冲电场结合巴氏杀菌处理后的牛乳，其中的营养损失主要来自热处理，且这种方法比典型的巴氏处理具有更好的杀菌效果及更小的营养损失。杀菌时，高压脉冲电场起主要作用，温度起辅助作用；灭酶时，温度起主要作用，而高压脉冲电场起辅助作用。
6 与其他技术相结合
将脉冲电场杀菌和其他杀菌技术联合使用，利用其协同作用，可以取得显著效果。用脉冲电场处理高温短时杀菌奶可以把牛奶的保质期延长至60d，如果在高温短时杀菌8d以后再用脉冲电场处理，牛奶的保质期可以延长到78d，Sepulveda等研究了PEF与热处理的协同效应发现，欲延长牛奶的货架寿命，要么在较低温度下使用较强的PEF处理，要么在室温下采用温和的PEF技术，延长处理时间和增加处理次数，并且两种技术相结合能使全乳的货架期延长至24d，相比巴氏乳而言时间要长得多，并且PEF与热处理能有效地根除肠道菌并降低嗜温菌的数量。有研究发现，在55e下31kV/cm2的脉冲电场处理可以有效减少牛奶中主要的假单胞菌数量，4e下贮藏时的货架期延长了8d；脉冲电场在25～37kV/cm2可以部分杀灭牛奶中的碱性磷酸酶（23～67%），60e时杀灭率为15e时的2倍，并且在35kV/cm2、60e下，脉冲电场对牛奶中包括菌落总数，假单胞菌和大肠杆菌在内的天然菌落的杀灭效果和热杀菌相同。
7 展望
尽管PEF技术的应用研究已广泛开展，但也存在一些问题。由于物料在处理室中直接与电极接触而发生电化学反应，导致电极腐蚀，可能会影响食品质量如食品风味等甚至产生有毒有害化合物，但目前为止对这方面的研究较少，应该引起重视，研究过程中要充分考虑电极腐蚀和选择恰当的电极材料。同时，PEF技术的工业应用尚存在一系列待解决的问题。首先，应加强大流量工业化装置的研制，这是PEF技术工业化的关键；其次，应进一步设计并完善处理装置的温度监测及控制系统，开展PEF处理过程中物料温度变化动力学分析；第三，应加强处理室的多样化设计，目前PEF处理室并非对所有的食品都适用，大部分只适用于液体食品，限制了该技术在食品工业中的应用。
加强PEF技术的开发，研究不同强度的PEF对各类食品的杀菌效果，同时与其他杀菌技术联合使用，包括非热处理新技术和传统热处理技术，研究其协同作用，以达到更佳的杀菌效果。比如，结合高温的PEF研究，延长PEF杀菌的保持时间，可能是一种延长牛奶制品货架寿命较为理想的的方法。
参考文献
[1]王艳芳，杨瑞金，赵伟和梁琦.高压脉冲电场对牛奶中风味物质的影响[J].食品科学，2009，30（11）： 43-46.
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线性调频信号脉冲压缩技术仿真 第4篇
现代电子战、信息战队对雷达系统提出了越来越高的要求, 作为雷达的两个重要的性能指标最大作用距离和距离分辨力。最大作用距离是指雷达能探测到的最远的目标的距离, 很显然, 可以通过提高雷达发射机的峰值功率来提高最大作用距离, 但发射机的峰值功率不可能无限制的增大, 因此实际中往往采用增大发射信号的脉冲宽度, 以提高发射信号的平均功率来达到提高最大作用距离的目的。另一方面, 距离分辨力是指雷达能分辨出两个相距很近的目标的能力。距离分辨力取决于信号的带宽, 带宽越宽, 距离分辨力就越高。在普通脉冲体制雷达中, 发射信号的时宽-带宽积为一常数 (约等于1) , 因此不可能同时获得远的最大作用距离和高的距离分辨力。为了解决这对矛盾, 必须采用一种新的技术脉冲压缩技术。
在脉冲压缩体制雷达中, 采用宽脉冲发射以提高发射信号的平均功率, 保证更远的最大作用距离。而在接收的时候, 采用脉冲压缩技术将宽脉冲变换为窄脉冲信号, 可以保证更高的距离分辨力。有效的解决了二者之间的矛盾。按发射信号的调制方式分, 脉冲压缩雷达主要有线性调频、非线性调频与相位编码等几种体制。本文主要讨论线性调频信号的脉冲压缩。
2 脉冲压缩技术
脉冲压缩是一种将宽脉冲压缩成窄脉冲的技术。在脉冲压缩系统中, 发射信号往往是相位上或频率上进行调制后的宽脉冲, 以提高最大作用距离;接收时将回波信号加以压缩变成窄脉冲, 以提高距离分辨力。
2.1 脉冲压缩系统的特点
采用了脉冲压缩的系统具有以下的特点:
(1) 其发射信号是载频按一定频率变化的宽脉冲, 使其脉冲宽度与有效频谱宽度的乘积远大于1, 通常可以独立的调整这两个参数以满足实际的应用要求。
(2) 在接收机中必须有一个与发射信号频谱相匹配的压缩网络, 将宽脉冲压缩成窄脉冲, 这一处理过程就称为脉冲压缩。
(3) 脉冲压缩可以提高系统的抗干扰能力。由于信号带宽很大, 迫使干扰机发射宽带噪声, 降低了干扰的谱密度, 从而增加了对有源噪声的抗干扰能力。另一方面, 由于信号本身采用了复杂的脉冲内调制, 在一定程度上也可对回答式干扰进行抑制。
2.2 脉冲压缩实现的条件
从上面也可得出, 并不是所有的信号都能进行脉冲压缩, 要采用脉冲压缩, 首先发射脉冲必须是大时宽-带宽积的信号, 或者说发射脉冲必须具有非线性的相位谱。其次, 接收机中必须有一个压缩网络, 其相频特性与发射信号实现“相位共轭匹配”。其中, 第一个条件是前提, 第二个是必要条件, 二者缺一不可。
3 线性调频信号
要实现脉冲压缩, 必须采用大时宽-带宽积的信号, 而线性调频信号 (LFM) 是通过非线性相位调制获得大时宽带-宽积的典型例子, 它在宽脉冲内附加载波线性调频, 从而实现在大时宽的前提下扩展了信号的带宽, 线性调频信号还是研究得最早、应用最广泛的脉压信号。
3.1 时域表达
通常为便于计算, 线性调频信号s (t) 常用复数形式表示为:
其中:
μ是调频斜率, 从中可以看出该信号的角频率由ω0-μτ/2增加到ω0+μτ/2, 调频带宽B=μτ, 时宽-带宽积为D=Bτ=μτ2, D也被称为脉冲压缩比。
3.2 仿真图形
图1表示线性调频信号的时域波形, 可以看出脉冲宽度为10us, 图2表示其幅频特性曲线, 可以看出该线性调频信号的带宽为20MHz的零中频信号。
4 脉冲压缩仿真实现
线性调频信号的脉冲压缩有模拟压缩和数字压缩两种方式, 模拟压缩的期间如声表面波器件、体声波反射阵列压缩器等, 但随着大规模、高速集成电路器件的发展, 线性调频信号的产生及脉冲压缩都可以通过数字方法实现, 且由于数字方法相比模拟方法具有多方面的优势而得到越来越广泛的重视和应用。数字脉冲压缩既可以在时域实现, 也可以在频域实现, 下面主要讨论频域的买炒年糕压缩的实现方法。
4.1 频域实现框图
从图3可以看出, 回波信号的脉冲压缩处理主要分三步进行, 第一步是通过对线性调频信号的一系列处理得到在频域的脉压系数;第二步是将接受到的回波信号也变换至频域;最后再将第一、二步的信号在频域做乘法, 再变换至时域即可得到脉压之后的时域波形。
4.2 仿真结果
本文中使用的仿真数据如下:线性调频信号的脉冲宽度为10us (微秒) , 脉冲重复间隔为100us, 信号的中心频率为10MHz, 带宽为2MHz。
图4是雷达回波的在脉压前时域波形, 其形式与发射信号完全相同, 只是多了时间轴上的一个延时。其脉冲脉冲宽度也为10us。图5为经过脉压后的雷达回波的时域波形, 此时脉冲宽度被大大压缩了。
图6和图7可以很直观的反映脉冲压缩对于距离分辨力的提升。图6是雷达发射信号被两个相距很近的目标散射而形成的回波, 由于目标相距太近, 其回波在时域上出现了部分的重叠, 此时, 对于普通脉冲体制的雷达, 是不足以分辨出是两个目标形成的回波。而在脉冲压缩体制雷达中, 如图7所示, 经脉压之后, 脉冲宽度大幅度变窄, 从而使得两个相距很近的目标的回波被分离开来, 使雷达的距离分辨力大幅度的提高。
5 结语
脉冲压缩技术的出现, 有效的解决了雷达最大作用距离和距离分辨力的不可兼得的问题, 其实质是对雷达回波进行匹配滤波处理。而线性调频信号是雷达信号处理中最常见的信号之一, 本文首先讨论了线性调频信号的数字脉冲压缩的在频域的实现方法, 然后通过实际地仿真验证了脉冲压缩技术在提高距离分辨力的有效性。
参考文献
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脉冲技术 第5篇
脉冲放电等离子体技术处理偶氮染料废水
摘要：为有效处理染料废水,以甲基橙和刚果红溶液为例研究高压脉冲放电等离子体技术的.脱色效果.通过测定脉冲放电处理前后甲基橙和刚果红溶液的紫外-可见吸收光谱来计算脱色率,考察放电参数、添加剂对染料脱色率的影响.实验结果表明,脉冲放电对甲基橙和刚果红溶液脱色效果显著,且相同条件下甲基橙(单偶氮)比刚果红(双偶氮)脱色率高.两者脱色率均随峰值电压、脉冲频率的增大而提高,随溶液电导率的增大而降低,随H2O2的加入而提高.当电极间距由15 mm增大到25 mm时,放电形式也由火花放电逐渐向电晕放电转变,溶液的脱色率由90%降到44%.作 者：张丽 孙冰 朱小梅 ZHANG Li SUN Bing ZHU Xiao-mei 作者单位：大连海事大学,环境科学与工程学院,辽宁,大连,116026期 刊：大连海事大学学报 ISTICPKU Journal：JOURNAL OF DALIAN MARITIME UNIVERSITY年，卷(期)：,33(2)分类号：X131.2 O539关键词：脉冲放电 等离体技术 偶氮染料 脱色 紫外-可见吸收光谱
脉冲技术 第6篇
【关键词】强脉冲光；脉冲染料激光；鲜红斑痣
【中图分类号】R758.51 【文献标识码】B【文章编号】1004-4949（2015）02-0147-01
鲜红斑痣是先天性、低血流量的真皮内血管畸形，新生儿发病率约0.3%。常表现为粉红色或紫红色斑片，可增厚为斑块。多发生于头、面、躯干及四肢，严重影响容貌。以往对鲜红斑痣治疗手段有手术、冷冻、同位素等，但治疗疗效差。随着强脉冲光技术的出现，对深层次血管性疾病也获得了突破性的治疗疗效[1] 。因此我们拟收集2012年1月～2014年4月我院诊断为鲜红斑痣的患者，探讨强脉冲光联合脉冲染料激光治疗鲜红斑痣的临床疗效
1 资料与方法
1.1 病例选择 收集2012年1月～2014年4月我院诊断为鲜红斑痣的患者作为本次研究对象，共50例，平均年龄（14.3±5.4）岁，男性23人，女性27人；皮损部位：面部17例，颈部12例，躯干14例，上肢4例，下肢3例。
1.2 入选标准 （1）入院后治疗经过完整，鲜红斑痣为紫红型和增厚型，每个研究对象自愿参与本次研究。
1.3 仪器
1.3.1 脉冲染料激光 波长585 nm，光斑直径5～7 mm ，能量密度4～9 J/cm2，重復频率 2 Hz。
1.3.2 强脉冲光 波长515～1200 nm，脉冲间隔1～300ms，脉冲个数：1～3，最大能量密度150 J/cm2。
1.4 治疗方法 清洁患处，对于疼痛敏感者术前使用恩纳乳膏。先行强脉冲光治疗，再行脉冲染料激光治疗。强脉冲光脉宽7.0～12.0 ms、脉冲间隔20～50 ms；脉冲染料激光的波长585 nm、脉宽0.45 ms。用PDL治疗时每个光斑需重叠1次，以皮肤即刻呈深灰色为度。治疗后冷敷1小时。治疗间隔2～3个月，每次治疗前及治疗后对患者进行照片拍摄。
1.5 评价方法 对患者进行随访，对比患者治疗5次、治疗10次时的治疗疗效以及不良反应
1.5.1 治疗疗效 参考文献[2] ，以皮损颜色、面积为评价标准，疗效分为：痊愈、显效、有效及无效。（1）痊愈：皮损消失，表面光滑，无瘢痕，皮损的颜色完全消退。（2）显效：皮损消退60%～89%。（3）有效：皮损消退30%～59%。（4）无效：皮损无变化。有效率=（痊愈例数+显效例数）/总例数×100%。
1.5.2 不良反应 主要记录增生性瘢痕及色素沉着发生例数。
1.6 统计分析方法 将资料录入 Econometrics Views6.0统计软件，计量资料采用x（_）±s描述，使用t检验。两样本率用χ2检验法，当P<0.05时，判断有统计学意义。
2 结果
2.1 患者治疗5次、治疗10次时的治疗疗效及不良反应比较 患者治疗10次时与治疗5次时治疗有效率分别为70%、50%，差异有统计学意义（P<0.05）；患者治疗10次时与治疗5次时不良反应率分别为6%、4%，差异无统计学意义（P>0.05），见表1。
3 讨论
本次研究显示患者治疗10次时与治疗5次时治疗有效率分别为70%、50%，差异有统计学意义（P<0.05）。脉冲染料激光波长在530-600纳米之间，主要作用于血管中的血红蛋白，使之加热而破坏扩张的血管，而皮肤的其它组织不受破坏，因此封闭了鲜红斑痣的血管营养生长供给，并通过提高黑色素细胞运转，间接性清除皮肤色斑。但脉冲染料激光难以凝固到的深部大血管，若单纯脉冲染料激光对紫红型或增厚型鲜红斑痣治疗，其愈合率仅为25%和10%，而且多数患者治疗后皮损难以达到完全消退，因为在 6～8 J/cm2能量密度时，585 nm脉冲染料激光有效深度只能达到0.65 mm，不能达到真皮乳头层，而且对于直径大的血管会造成凝固不完全。
强脉冲光是一种连续的多波长的非相干性光，可以通过滤光片选择波长，有选择性的去除色素斑、使血管闭塞的作用[3] 。强脉冲光不仅透过表皮，而且可以被黑素和血红蛋白选择性吸收，然后转化为热能，产生光热作用，靶组织被破坏，最终导致血管闭塞，达到治疗毛细血管扩张的效果。而且皮损颜色越深强脉冲光治疗效果越好。本次研究发现随着强脉冲光联合脉冲染料激光治疗时间的延长，疗效明显提高，这可能与病变层次及光穿透组织衰减，而部分封闭靶血管有关[4] 。而且随着治疗时间的延长，并未增加增生性瘢痕及色素沉着不良反应发生例数。
综上所述，本次研究认为强脉冲光联合脉冲染料激光治疗鲜红斑痣治疗疗效可靠，不良反应少。
参考文献
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气压脉冲冲洗管井技术的应用 第7篇
我公司三水源两眼井使用13年来, 从未洗过, 过滤器出现严重堵塞, 直接影响井的出水量。设备不能充分发挥作用, 因此必须清洗。如果不解决这个问题, 就会严重阻碍着供水工作的开展。
2 常用清洗方法
洗井的目的是为了清除井壁过滤器上的铁锈、泥浆, 抽出含铁水层中的泥土、铁垢, 在井的过滤器周围形成良好的天然滤层, 借以增大井孔周围的渗透性, 使管井达到正常的出水量。选择好的洗井方法是洗管井的关键问题。
2.1 常用的洗井方法有活塞法, 活塞法是用带活门的活塞, 利用钻杆或掏泥筒的压力迫使活塞下降, 在井内形成水力冲击。当活塞迅速向下时, 通过水栓把压力传达到过滤器, 使水流向井外溢出, 然后猛然提出活塞, 井孔下部造成真空, 在真空的影响下, 使井外的水以很高的速度流向井中, 以破坏井壁的堵塞, 但象我们这一地区井的过滤器的堵塞是铁锈锈蚀, 附着力比较强, 活塞的冲力大小不适合的。
2.2 再有一种常规洗井法是用空气压缩机:这种方法洗井效果比较好, 虎林打井队每洗一眼井需5000-7000元, 如果自来水公司的几眼井都洗一遍的话, 得需几万元, 对一个企业来说是难以承受。
3 最新应用洗井新技术
2001年, 根据我国当前供水技术发展情况和我市供水现状, 我们引进气压脉冲技术和设备。我们针对水井过滤器堵塞进行分析, 根据气压脉冲冲洗管道原理, 选择企业脉冲洗井经验, 这样既省钱, 效果又好。
3.1 气压脉冲冲洗效果
气压脉冲冲洗能量大, 脉冲工作时, 比正常工作时释放的能量增大很多, 不仅造成压力的脉冲, 同时也形成速度的脉冲, 由于间断地向冲洗的管段充气, 既增加冲洗压力, 也增大冲洗水流的速度, 可显著提高冲洗效果。
3.2 气压脉冲工艺流程
气压脉冲安装方法简单, 其工艺流程如下图:
3.3 气压脉冲洗井原理
向水管打压p=4kg/cm2的气水混合体, 高压的气水混合体将糊在过滤器上的铁锈, 泥沙破坏冲掉, 然后再把冲下的污水抽出, 使冲下来的铁锈和泥沙一并带走, 这样反复几次, 就可以达到冲洗效果。
3.4 具体冲洗方法
将原有的扬水管做输进杂质的输水管, 一般选用DG100管径, 在上口接上弯头或三通, 向外做输水用, 扬水管的接口可用法兰盘橡胶垫, 螺栓∮12就可以, 在扬水管中放一根DG50塑料管连接脉冲的控制器, 就可以工作。
洗井时可分层进行, 冲洗速度要慢, 每进行一段要看排出水的清洁度和混浊程度, 如果水清可进行下一段冲洗, 每一段看水清为止, 这样反复重洗几次 (根据井的情况) 就可以达到冲洗目的, 以恢复正常使用。
2001年, 我们在三水源进行了管井实验性冲洗, 其效果良好。紧接着, 我们就在虎林地区的管道锈蚀严重的迎春镇开展应用脉冲新技术冲洗工作, 经过短短的五天, 将管道清洗完成, 达到了预期的目的, 使用户非常满意。
4 结束语
通过实践, 用脉冲气压冲洗管井, 不但冲洗方便易操作, 而且可以节省大量资金, 并能达到理想的清洗效果, 对于延长管并使用年限, 提高管井的经济效益和通水能量, 改善水质都起到重要的作用。我们在清洗后, 管井运行情况一直很好, 这充分说明用气压脉冲冲洗新技术的方法是可行的, 虎林市自来水公司应用气压脉冲冲洗新技术的方法和可行经验, 可供其他城市参考, 以便进一步提高供水工作管理水平。
摘要：管井在使用得过程中, 经过长时间使用会出现过滤器堵塞现象, 特别在我们高含铁地下水中, 堵塞现象更为严重, 管井使用时间过长, 管壁就会糊满泥浆和铁锈, 堵塞过滤器, 严重影响井的出水量, 需要冲洗, 以恢复出水量。本文针对此种情况, 探讨气压脉冲冲洗管技术的应用。
关键词：气压脉冲,冲洗管井
参考文献
脉冲激光沉积PLD技术及其应用 第8篇
脉冲激光沉积(Plused Laser Deposition,PLD)是最近几年完善起来的一项新型的薄膜制备技术。继20世纪80年代后期成功制备出高临界温度的超导薄膜以后,它独特的优点和潜力逐渐被人们重视。与常规的方法比较,该技术的简单性和多用性使之更具有吸引力。典型的PLD装置如图一所示。一束激光经透镜聚焦后投射到靶上,使被照射区域的物质烧蚀(ablation),烧蚀物(ablated materials)择优地沿着靶的法线方向传输,形成一个看起来象羽毛状的发光团羽辉(plume),最后烧蚀物沉积到前方的衬底上形成一层薄膜。在沉积的过程中,通常在真空腔中充入一定压强的某种气体。
脉冲激光沉积实验在20世纪60年代就已经开始,当时利用发明不久的红宝石激光进行。但是一直到80年代末激光束外延成功后,它才得到迅速发展,在制备高温超导体、铁电体等复杂氧化物薄膜方面取得了极大的成功。以后,它被用来制备超硬材料、生物兼容的耐磨渡层、高聚物、化合物半导体和纳米材料等,并取得了长足的发展。本文阐述了脉冲激光沉积方法中薄膜的生长过程以及在制备各种薄膜中的应用。
1 脉冲激光沉积的物理过程
1.1 激光与靶材相互作用及等离子体的产生与膨胀
激光与靶材相互作用过程对沉积薄膜的成分、组织结构和均匀性影响至关重要。当高强度脉冲激光照射到靶材时,靶材吸收激光束能量并使被照射表面下的一个薄层被加热,结果使表面温度上升,与此同时向靶材物质的内层发生热传导,因此使被加热层的厚度增加。由于热传导引起的热输运速度随时间而减慢,因此热传导不能使足够的热量进入物质内部,这导致表面和表面附近的温度持续上升,直到蒸发开始。因蒸气温度很高,足以使相当多的原子被激发和离化,于是靶材物质被气化蒸发,瞬时蒸发气化的气化物质与光波继续作用,使绝大部分电离并形成区域化的高浓度等离子体。等离子体一旦形成后,又会吸收激光能量而温度升高,表现为一个具有致密核心的闪亮的等离子体火焰。最终在靶表面附近形成复杂的层状结构,这个层状结构将随时间向靶的深处推进,同时在最外层靶材以等离子体状态喷出,如图二所示。实际烧蚀物中不仅包括中性原子,还包括大量电子和电离离子及少量的团簇和微米尺度的液体和固体颗粒物。
A-固态靶;B-熔化液态层;C-气态和等离子体层;D-膨胀后等离子
激光能量密度要超过一定的阈值才能使靶材消融溅射,这是因为激光能量密度必须大到使靶表面出现等离子体,从而在靶表面出现复杂的层状结构Knudsen层。激光辐照使靶材料蒸发出的粒子的密度可达(1016~1021)/cm3,如此高密度的粒子能够发生可观的相互碰撞,结果使蒸发物粒子的速度重新进行了调整和分布。研究表明这些碰撞发生在靶表面约几个气体自由程的区域内,该区域中的过程是高度非平衡的,称之为Knudsen层。Knudsen层是激光与靶相互作用的最大特征,它的存在从根本上使激光对靶的作用不同于蒸发,人们常称的所谓烧蚀,这是PLD能保持靶膜成分一致的根本原因。
在激光脉冲辐照下,靶表面形成致密等离子体后,这些等离子体继续与激光作用,将吸收激光束的能量,产生进一步的电离,而使自身的温度和压力迅速升高,形成在靶面法线方向的高温和压力梯度,使其沿靶面法线方向向外进行等温(激光作用时)和绝热(激光终止后)膨胀发射,这种膨胀发射过程极短,具有瞬间微爆炸的特性以及沿靶面法线方向发射的轴向约束性,可形成一个沿靶面法线方向向外的细长的等离子区,即所谓的等离子体羽辉。其空间分布形状可用高次余弦函数来表示,相对靶面法线的夹角的典型值为5~10,随靶材而异。
1.2 激光烧蚀产物与基片的相互作用在衬底上凝结成薄膜
由于粒子间的相互碰撞,等离子体以逐渐减小的速率向衬底传播,在衬底上生长薄膜。薄膜的沉积过程实际上是等离子体中粒子束和基片表面相互作用的过程。根据对激光等离子体与基片表面相互作用的研究和分析,薄膜的生长机理可描述如下:开始时向基片输入高能量离子,基片会产生辐射式损伤,其中一部分表面原子溅射出来。由于输入离子流和从表面打出的原子相互作用,形成了一个高温的高粒子密度的对撞区,阻碍了离子流直接通向基片,如图三所示。热化区是凝聚粒子源,它吸收入射粒子流能量而凝聚速度上升,从其速度超过由靶材跃出粒子速度的瞬间起,热化区开始膨胀瓦解,到达衬底的粒子依然具有较大的动能,这有助于原子在衬底表面的迁移并进入合适的晶格位置,凝结聚集成理想配比薄膜。如果等离子体流的密度较低,则热化区不能形成,薄膜的生长只能靠离子流本身的特性。
2 PLD特点
目前,由于脉冲激光渡膜的极端条件和独特的物理过程,被国际公认是制备薄膜的最好方法之一。与其它传统的薄膜制膜技术相比较,它主要有下述一些优点:
(1)由于脉冲激光沉积是在高真空条件下进行,只要入射激光的能量密度超过一定蒸发阈能,靶材的各种组成元素都具有相同的逸出率,使得薄膜与靶具有相同的化学计量比,易于制备具有复杂组分的薄膜材料。
(2)适用于制备高质量的光电、铁电、压电、高Tc超导等多功能薄膜。
(3)只要衬底位于靶子的正前方就拿得到组分正确的瓣膜。
(4)镀膜装置灵活性很大,可以装多个靶,便于实现多层膜及超晶格薄膜的生长。同时靶材料消耗少,而且靶可以作得很小,原则上只需比束斑大一点即可。
(5)适用范围广,技术设备简单,易控制,生长速率快,沉积参数易调。
3 PLD薄膜制备技术的主要应用
3.1 半导体薄膜
宽禁带Ⅱ~Ⅳ族半导体薄膜一直被认为是制作发射蓝色和绿色可见光激光二极管和发光二极管的材料[1]。目前,Ⅱ~Ⅳ族化合物薄膜主要是通过分子束外延和金属有机化学气相外延合成。由于实验设备昂贵和复杂,限制了其研究和应用,因此人们尝试用PLD方法合成这种薄膜。凌浩等用脉冲激光沉积方法制备了Al N薄膜,并用多种手段对膜层的形貌、成分和结构进行了观察、分析和表征,同时观察了衬底温度和退火温度的影响。
3.2 高温超导薄膜
早在1987年,就有人用脉冲激光沉积技术成功地制备出高质量的高温超导薄膜。对于Y系薄膜材料,要达到可供实用化的高临界电流密度,就必须使YBCO材料的织构高度取向一致,并克服金属基底与YBCO材料之间的相互扩散问题。人们一般采取在金属基底上先沉积一层或几层具有高度织构且化学性质稳定的缓冲层,然后外延生长YBCO薄膜。YBCO类高温超导薄膜的超导电性对薄膜的结构十分敏感,只有C轴取向的超导薄膜才能显示出良好的超导电性。Berenov研究了用PLD方法,在高速和高温条件下制备的YBCO薄膜的微观结构。
3.3 类金刚石薄膜
以四重配应为主的非晶碳具有可与结晶金刚石相匹敌的力学性能。这类非晶碳具有非常小的摩擦系数,能带隙宽度可达2.5e V,具有可观的场发射效应、红外透明等,这一类非晶碳称为“类金刚石”。类金刚石薄膜具有优良的特性,制备类金刚石薄膜的方法主要有化学气相法、高温高压法、离子注入法和激光沉积等。脉冲激光沉积因其可以控制材料的成分和成膜速度快,而被广泛应用。
3.4 铁电、压电和光电薄膜
铁电薄膜在铁电记忆、压电、热释电和介电等集成器件中有十分重要的应用。由于铁电薄膜成分的复杂性,传统方法难以制备出满足要求的薄膜。采用PLD技术能比较容易地控制薄膜成分,通过对Bi4Ti3O12(Bi T)和Sr Bi4Ti4O 15(SBTi)混合物的消融沉积,得到厚度为18nm的薄膜,其介电常数高达250。光电薄膜最近研究的较多的是氧化锌膜,Zn O以其优越的光电性能得到了广泛的应用。
3.5 生物陶瓷涂层
羟基磷灰石(HA)属于磷酸盐无机非金属材料,目前在种植牙和人工骨等方面有广泛的应用。传统的羟基磷灰石薄膜的制备方法有等离子喷涂、物理气相沉积和烧结等。这些传统的方法具有一定的局限性,如涂层的结晶度低,涂层和基体的结合强度太低等。而脉冲激光沉积技术可以克服这些缺点,得到高质量的羟基磷灰石薄膜。
4 结束语
脉冲激光沉积技术制备薄膜包含着复杂的物理化学过程。本文在对脉冲激光沉积薄膜技术的原理、现状等做简要介绍的基础上,详细介绍了它的研究动态和应用。随着高功率脉冲激光技术和设备的发展,PLD工艺参数的进一步优化,该技术将在薄膜的制备方面发挥重要的作用。
摘要：本文综述了脉冲激光沉积(PLD)薄膜技术的机理、特点及薄膜生长的主要过程,并介绍了其在制备半导体、高温超导、类金刚石、生物陶瓷薄膜等方面的应用。大量研究表明,脉冲激光沉积技术是目前最好的制备薄膜的方法之一。
关键词：PLD,薄膜制备
参考文献
基于FPGA的脉冲分频技术研究 第9篇
运动控制系统中经常需要各轴同步联动,采用电子齿轮技术能很好的解决精确控制问题和消除误差,因此具有广泛的应用前景。电子齿轮控制技术:简单的说就是把运动控制系统中的脉冲等控制信号频率进行任意比例的放大或者缩小,并且保证精度,以便系统能进行更广范围的控制,将来扩展功能也会更加的方便,其主要载体是各种步进和伺服电机。
由以上分析可以看出,要在运动控制系统中很好的利用电子齿轮技术,不可避免的要用到脉冲的分、倍频和合成,也即频率合成技术,频率合成技术是对一个或者多个高精准度和高稳定度的基准频率脉冲进行加、减、乘、除四则运算,产生具有同样精准度和稳定度的一个或多个频率信号的技术。该技术已经在现代通讯系统中有了广泛而重要的应用,研究将其运用于运动控制系统中是个不错的探索和尝试。
2 脉冲分频实现方法
分、倍频技术有两类实现方法,利用锁相环的方法和利用硬件电路加软件算法的方法。锁相环方法具有广泛的应用范围,技术也最为成熟, 锁相环技术可以方便的实现时钟的分、 倍频, 其主要优点是简化了时钟设计,可以提高器件单位面积效率,并且具有可编程占空比功能, 编程人员可以控制时钟正、 负边沿的位置,这样数据可以在时钟的正或负边沿传输,增加了系统的精确性。但是在不能提供锁相环或者需要尽量耗费较少电路资源的场合,利用FPGA进行电子电路设计、仿真和硬件验证时,就需要用到硬件电路加软件算法的方法来分、倍频了,本文主要讨论后一种分、倍频方法。我们也可以把倍频理解成倍率大于1的分频,因此为了表述简便,本文把分、倍频统称为分频。
如果对脉冲的占空比和间隔要求不是很高,可以用脉冲合成技术来产生所需要的脉冲信号。例如时钟基准源为fi =1024hz,用10位的计数器来产生不同频率的脉冲信号,按需要提取其中的几种来进行叠加,即可构成0到1023pps范围内连续可调的时钟脉冲输出fo。原理公式如下:
fo=a9fi/21+a8fi/22+ a7fi/23+ a6fi/24+ a5fi/25+ a4fi/26+ a3fi/27+ a2fi/28+ a1fi/29+ a0fi/210
=fi/210(29a9 +28a8+27a7+26a6+25a5+24a4+23a3+22a2+21a1+20a0)
其中a1～a9为二进制数0或者1,fi为输入时钟频率,fo为输出时钟频率。括号内为一个10位的二进制数(0000000000～1111111111),因此改变括号内的二进制数a1～a9的值,输出fo就可以实现连续可调,范围为0～1023pps,这种方法由于精准度较低,现在已经很少使用。
一般在运动控制系统中,对时钟进行分频的应用场合较多,因此对时钟的分频方法进行深入研究具有相当的价值。分频有整数分频和小数分频,整数分频又包括奇数分频和偶数分频,有时要求等占空比,有时要求非等占空比,在同一个设计中有时还要求多种形式的分频同时存在。其中偶数分频和非等占空比的奇数分频比较容易,用计数器和计数器的级联结构就可以实现,等占空比的奇数分频和小数分频较难。由此可见时钟的分频方法很多,但是稳定性和实用性各异,本文所述均为比较简便通用的方法。
3 基于FPGA的参数化通用分频器的实现
FPGA设计中,为了使设计具有通用性,经常采用参数化的设计方法。所谓参数化,就是设计采用了Verilog HDL硬件描述语言,通过修改其中的参变量,用户可以达到设定和修改分频器功能的目的。以下各种通用分频器都用到了参数化的方法,修改分频器的功能非常方便,只需要改变Verilog HDL语言中的参变量和少许程序结构即可完成。
3.1 通用的等占空比偶数分频器
等占空比的偶数分频方法比较简单,直接利用计数器和一个D触发器就可以实现。进行N倍偶数分频,计数器计数到(N/2)-1时使输出时钟翻转并给计数器一个同步复位信号,分频信号取自D触发器的输出端即可,如图1所示,把3位计数器的最高位输出接触发器时钟输入端,计数器的其它输出端悬空,即可完成对时钟输入信号clk_in的10分频,仿真结果图略。
其中计数器的位数可以根据实际需要灵活选择,要进行18分频就可以把图1中计数器位数换为4位来实现,把图1稍加修改就可以实现连续的偶数分频,例如8分频可把2位计数器的两个输出端通过与门接到D触发器的输入端来实现。
3.2 通用的非等占空比奇、偶分频器
非等占空比的偶数分频和非等占空比的奇数分频原理相同,都比较简单,只需一个合适位数的计数器和适当的复位电路就可以实现。图2所示为非等占空比4分频(1:4)的电路实现,图3为非等占空比5分频(1:5)的电路原理图,它们的仿真图限于篇幅省略。由此可见,只要适当的改变基本门电路的组成形式,就可以轻松的实现非等占空比的奇数和偶数分频。
3.3 通用的多功能整数和半整数分频器
等占空比的奇数分频和非等占空比的半整数分频可用一个简单的通用分频器来实现,其设计思路如下:首先进行模n计数,当计数到n-1时,将输出时钟赋为1,下一脉冲来时将输出时钟置0,只要n-1与n个脉冲之间保持半个周期,就可实现输入时钟的n+0.5分频。一般时钟是上升沿计数,如果计数为n-1期间对计数脉冲进行翻转,则可实现半个脉冲。电路原理图如图4所示,counter1为4位计数器,xor_2为带使能端的二输入异或门,xor_en为使能输入端,a和b为异或输入,输出端为c。xor_en为高时,c输出a和b的异或,xor_en为低时,c=b。
由仿真图可知,Clk_out1输出了等占空比的17分频,同时clk_out2实现了非等占空比的半整数(8.5)分频,把图4中的异或门使能端xor_en接地,即可实现占空比为1:9的非等占空比9分频信号和等占空比的18分频信号,如果把模16计数器counter1的q[0]、q[1]、q[2]、q[3]输出端分别接上一个D触发器,同时counter1的同步清零端接地,则可同时实现2、4、8、16和32分频,仿真图和电路原理图略。
由以上分析可知,只要采取合适的门控电路,就可方便的实现多种形式的分频,因此图4所示电路有很好的通用性,可以同时实现奇数分频、等占空比的偶数分频、非等占空比的半整数分频等,该通用分频器应用非常广泛。
3.4 任意小数分频器
在分频器的设计中,最为困难的是任意小数分频,因为一般的数字分频器本身只能实现整数分频。任意小数分频的实现方法是在若干个分频周期中交替的进行两种不同系数的分频,叠加起来就可在整个计数周期的平均意义上获得一个小数的分频比。具体实现电路是使用两个不同模值的计数器再加上少许门控电路。例如要进行5.6分频,可以先用一个模值的整数分频器进行6次6分频,然后再用另一个模值的整数分频器进行4次5分频,这样在10次分频中就实现了(66+45)/10=5.6的分频值。再比如要实现3.45分频,可以先45次4分频,再55次3分频,(454+553)/100=3.45。
要进行8.7分频,则需要7次9分频和3次8分频。图5是8.7分频的仿真结果图,其中control是控制信号,control为1时8分频,为0时9分频,这样间隔产生8分频和9分频信号,以使两种分频混合均匀,避免了连续几次8分频和9分频之间转换时产生的相位移动和脉冲抖动,Verilog HDL程序和电路原理图略。混合的方法有两种:方法一是把小数部分当作整数累加(只计算个位),如果大于或者等于10,进行9分频,如果小于10,进行8分频;方法二是累加值设为10减去小数部分对应的整数值(只计算个位),累加和大于或者等于10,进行8分频,小于10进行9分频。本设计采用的是方法二。
以上小数分频器的方法稳定性不太好,容易出现毛刺,而且不同的小数分频时误差出现的形式和位置也不尽相同,所以现在已经不常使用,不过在对时钟要求不高的场合,还是具有一定的应用价值的。以上所述各种通用分频器都已经在Altera公司Cyclone II系列EP2C8Q208C8型号FPGA芯片上验证通过,并达到了预期的效果。
4 总结
介绍了电子齿轮的关键控制技术脉冲分频技术,并且分析和实现了多种形式的脉冲分频器,其方法简单、节约资源,易于在硬件上实现,有很大的通用性,如果能与伺服系统的控制算法等通过FPGA有机结合在一起,采用更先进的控制策略来提高系统性能,则在运动控制系统中一定会发挥更广泛的作用。
摘要：为了对运动控制系统中的脉冲进行精确控制以减少累计误差,需要对脉冲进行分、倍频和合成处理。介绍了通用的各种形式分频器的实现方法,给出了在Altera公司的CycloneII系列EP2C8Q208C8型号FPGA芯片上实现的电路原理图和测试结果,验证了设计的正确性和可行性。由于设计采用了参数化的方法,因此具有广泛的应用价值。
关键词：通用分频器,FPGA,电子齿轮,频率合成技术
参考文献
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[2]刘亚海,林争辉.基于FPGA的小数分频器的实现[J].现代电子技术,2005,194(3):113-114.
[3]高培军.基于FPGA的多种形式分频的设计与实现[J].今日电子,2004(5).
[4]张少林.基于FPGA的步进电机控制系统的数字硬件设计研究[D].成都:电子科技大学,2003.
[5]Wen Yu,Jin-mei Lai.A fully digital DLLs integrated in FPGAs.IEEE Solid-State and Integrated-Circuit Technology,2008.
声学脉冲波识别触摸屏技术 第10篇
早期的触摸屏技术起源于20世纪60年代的美国军方,随着应用的不断普及,日本业者开发出适合批量生产的触摸屏生产工艺,并逐步控制了全球80%以上的触摸屏生产能力。为了控制触摸屏的生产技术,日本业者一直坚持触摸屏技术不转移的策略。直到20世纪90年代,韩国和中国台湾地区的厂商才先后在触摸屏的工艺及批量生产攻关上有所突破,开始在触摸屏市场上有了一席之地,但其生产能力和技术水平与日本业者相比还有较大差距。中国大陆触摸屏制造业起步更晚。目前十几家电阻式触摸屏制造商主要分布在珠三角地区,但生产规模均较小,且供应的产品主要以用于触控开关的数字式及四线电阻式触摸屏为主。
今天,触摸屏输入方式已成为各种信息产品的主流输入技术之一。触摸屏的本质是透明定位系统,它由触摸检测传感器和触摸屏控制器及相应的软件组成。触摸检测传感器安装在显示器屏幕前面,用于检测用户触摸位置,接受后送触摸屏控制器;触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置接收触摸信息,并将它转换成触点坐标送给CPU,同时能接收CPU发来的命令并加以执行。目前,根据传感器的类型不同,触摸屏大致被分为红外线式、电阻式、表面声波式和电容式触摸屏四种。这四种触摸技术各有优点和缺点,应用于不同的场合。
随着显示技术的发展和普及,人们需要更高性能的触摸屏技术。声学脉冲波识别(Acoustic pulse recognition,简称APR)触摸屏技结合了电阻技术的可用触控笔和可密封防水飞溅及抗污物的特点,并加上了红外线技术及声波技术的纯净玻璃的光学及抗磨损的特点,本文将对其结构、原理及性能进行详细介绍。
1 声学脉冲波识别触摸屏开发背景
1.1 电阻式触摸原理及存在问题
电阻触摸屏的屏体部分是一块多层复合薄膜,由一层玻璃或有机玻璃作为基层,表面涂有一层透明的导电层(ITO膜),上面再盖有一层外表面经过硬化处理、光滑防刮的塑料层。它的内表面也涂有一层ITO,在两层导电层之间有许多细小(几十微米高)的透明隔离点把它们隔开。当手指接触屏幕时,两层ITO 发生接触,探测该点X或Y方向的电位,控制器根据检测到的电位来计算接触点的坐标,再依照这个坐标来进行相应的操作。电阻式触摸屏依电极配线方式又可分为四线式、五线式、七线式及八线式等。而依面板构成及种类目前可以分为膜/玻璃、玻璃/玻璃、膜/膜及膜/塑料,其中以膜/玻璃为目前主流之应用形式,技术亦最成熟且价格便宜。
但是,电阻式触摸屏有两层ITO膜层,导致触摸屏的透过率较低;由于ITO材料的折射率是2.0左右,与空气和玻璃的折射率相差都较大,光线在折射率变化越大界面,反射也大,因此造成在明亮环境或阳光下的可读性差。
电阻式触摸屏的ITO涂层若太薄则容易脆断,涂层太厚又会降低透光率且形成内反射降低清晰度。由于经常被触动,表层ITO使用一定时间后会出现细小裂纹,对于四线电阻屏来说,这会导致功能失效,因此其寿命并不长久。五线电阻式触摸屏会出现因其银电极的电阻在使用过程中随时间变化而变化,导致触摸位置的漂移。
1.2 电容式触摸屏原理及存在问题
电容式触摸屏的四边均镀上了狭长的电极,在工作时其内部形成一个低电压交流电场。触摸屏上有一层透明的导电薄膜层和绝缘薄膜层。当用户触摸电容屏时,用户手指和工作面形成一个耦合电容,因为工作面上接有高频信号,于是手指会吸走一个很小的电流,这个电流分别从屏的四个角上的电极中流出,控制器通过对四个电流比例的精密计算,即可得出接触点位置。电容式触摸屏具有防尘、防火、防刮、强固耐用及具有高分辨率等优点,电容式技术应用范围比较广泛。
但是,由于有ITO镀层,电容式触摸屏对环境光有一定反射,影响整个显示系统的亮室对比度。电容屏在原理上把人体当作一个电容器的一个电极使用,当有导体靠近且与夹层ITO工作面之间耦合出足够量容值的电容时,流走的电流就会引起电容屏的误动作。电容屏的另一个缺点是用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应,这是因为增加了更为绝缘的介质。电容屏更主要的缺点是漂移:当环境温度、湿度改变,或环境电场发生改变时,都会引起电容屏的漂移,造成触摸点位置探不准确,在工作现场也经常需要校准。
1.3 红外线式触摸屏原理及存在问题
红外触摸屏是利用X、Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸,红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框,电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管,一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵,用户在触摸屏幕时,手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线,因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。早期,红外触摸屏存在分辨率低、触摸方式受限制和易受环境干扰而误动作等技术上的局限,因而一度淡出过市场,此后第二代红外屏部分解决了抗光干扰的问题,第三代和第四代在提升分辨率和稳定性能上亦有所改进,但都没有在关键指标或综合性能上有质的飞跃。红外触摸屏也同样不受电流、电压和静电干扰,适宜于某些恶劣的环境。
但是,红外线触摸屏制造成本高,触摸屏的周围要布置发射和接收电路,有效利用空间的能力下降。另外红外屏在工作状态下不断接收和发射,功耗较大,不适合在移动或便携产品中应用。
1.4 表面声波触摸屏原理及存在问题
表面声波是超声波的一种,它是在介质(例如玻璃或金属等刚性材料)表面浅层传播的机械能量波。声波屏的三个角分别粘贴着X,Y方向的发射和接收声波的换能器。发射换能器将触摸屏电缆送来的电信号转化为声波能,接收换能器将反射条纹汇聚成的表面声波能变为电信号,四个边刻着反射表面超声波的反射条纹。当手指或软性物体触摸屏幕,部分声波能量被吸收,于是改变了接收信号,经过控制器的处理得到触摸的X,Y坐标。
表面声波触摸屏具有清晰度较高、透光率好、高度耐久、抗刮伤性良好、反应灵敏、不受温度、湿度等环境因素影响、分辨率高、寿命长(维护良好情况下5 000万次)等优点;透光率高(92%),能保持清晰透亮的图像质量;没有漂移,只需安装时一次校正;有第三轴(即压力轴)响应,因此目前在公共场所使用较多。
表面声波屏需要经常维护,因为灰尘、油污甚至饮料的液体玷污在屏的表面,都会阻塞触摸屏表面的导波槽,使波不能正常发射,或使波形改变而控制器无法正常识别,从而影响触摸屏的正常使用。用户需严格注意环境卫生,必须经常擦抹屏的表面以保持屏面的光洁,并定期作一次全面彻底擦除。另外表面声波触摸屏在工作状态下不断接收和发射,功耗较大,不适合在移动或便携产品中应用。
以上四大方式的触摸屏技术都存在这样或那样的局限,人们仍在不断寻找更好的方法来集合各种触摸技术的优点,克服不足,满足高度发展的电子产品的需求。声学脉冲波识别触摸屏技术正是在这种背景下应运而生。
2 声学脉冲波识别触摸屏技术
2.1 声学脉冲波识别触摸屏结构
图1所示为APR触摸屏的照片,图2所示为APR触摸屏的基本结构。APR触摸屏的主体是一块透明基板,可以是光玻璃基板或其他可以传输声波并且对声波衰减较小的透明基材,在基板四周的最外边约5 mm 区域里,用胶粘连了四个不对称放置的压电传感器,平行边的传感器共地相连,探测到的信号通过柔性带输入到触摸屏的控制器中。
2.2 声学脉冲波识别触摸屏工作原理
APR是以一种简单的声音辨识方式来测量玻璃上被接触点的位置,其关键是在玻璃上每个位置触压时都会产生独特的声波。四个附在触摸屏边缘玻璃的微小压电传感器接收到压触的声波,这个声波由控制器数字化并进行小波变换提取小波系数的信号处理, 然后与事先所记录下的玻璃上每个位置声波的列表相比较, 光标位置立即被更新到触摸位置。 APR的设计可忽略外来和四周噪音,因为它们与事先记录的声波不吻合。
小波变换就是将原始信号S可分解成小波近似A 与小波细节D之和,分析原始信号各种变化的特性,进一步用于数据压缩、噪声去除、特征选择等。
执行离散小波变换的有效方法是使用滤波器, 该方法是Mallat于1988年提出的,称为Mallat算法。这种方法实际上是一种信号分解的方法, 在数字信号处理中常称为双通道子带编码。
用滤波器执行离散小波变换的概念如图3所示。S表示原始的输入信号, 通过两个互补的滤波器组, 其中一个滤波器为低通滤波器,通过该滤波器可得到信号的近似值A(Approximations),另一个为高通滤波器, 通过该滤波器可得到信号的细节值D(Detail)。
在小波分析中,近似值是大的缩放因子计算的系数,表示信号的低频分量,而细节值是小的缩放因子计算的系数,表示信号的高频分量。实际应用中,信号的低频分量往往是最重要的,而高频分量只起一个修饰的作用。如同一个人的声音一样, 把高频分量去掉后,听起来声音会发生改变,但还能听出说的是什么内容,但如果把低频分量删除后,就会什么内容也听不出来了。
原始信号经过一对互补的滤波器组进行的分解称为一级分解,信号的分解过程也可以不断进行下去,也就是说可以进行多级分解。如果对信号的高频分量不再分解,而对低频分量进行连续分解,就可以得到信号不同分辨率下的低频分量, 这也称为信号的多分辨率分析。实际中,分解的级数取决于要分析的信号数据特征及用户的具体需要。一般在APR触摸技术中分解到5级便能满足要求。
图4所示为APR触摸屏控制器框图。触摸屏上任意一点被触摸后,产生的声波经屏四周的压力传感器接收并转成模拟电信号,该信号经过柔带传送到触摸屏的控制板,根据信号的强弱,控制板上的前置放大电路和自动电平增益控制电路等对信号进行预处理。这样,无论是屏尺寸大小,还是触摸的强弱,送到模数转换电路的电平幅度相对稳定,位置特征主要由声波形状和到达不同传感器的相差决定。控制板上的A/D转换器对模拟信号进行模数转换,并将获得的数字信号送到微控制器。微控制器的ROM内存有用于离散小波变换的软件,和控制板上的DSP一同完成对该数字信号的小波变换,计算出数字信号的小波系数,结合相关屏上触点的位置信息并存于存贮器里。用同样方法,形成触摸屏上各点小波分解系数和对应的位置信息并记录在存贮器中,完成屏的位置声学脉冲波特征初始化过程。
在触摸屏正常工作阶段:屏上某点被触摸产生的声波被压电传感器探测,并模拟电信号传到触摸控制板,在控制板上进行预处理并转成数字信号,数字信号经过小波变换得到该点的小波系数,微控制单元将算出的小波系数和与事先所记录下的玻璃上每个位置声波的列表的小波系数相比较,比较两者之间的相关性,决定该触摸点的位置,通过通信单元向主机报告,光标位置立即被更新到触摸位置。
2.3 声学脉冲波识别触摸屏的特点
APR触摸屏与其它试图以收发器或麦克风来识别触摸位置的技术不同,它使用一个简单声波表查寻方式,比那种没有任何参考而且需要强有力又昂贵的信号处理硬件来试图计算触摸位置的方式要高效和低成本。所以,APR是低成本的触摸技术。
APR触摸屏的本体只是一块玻璃,不会使触摸屏产生下述四种现象:减少光透射率,增加表面反射,降低清晰,改变原来的色彩,因此不会降低图像质量。
APR触摸屏可用于特殊的防暴型玻璃材质在高破坏的环境里应用。可以用加厚的、高温及化学处理过的坚硬玻璃,来替代普通玻璃。
除了有声波技术优异的光学质量及不易被磨损的特质外,APR触摸屏还有其电阻技术可用手指、指甲、笔或触控笔、或信用卡来触控的特质。
APR触摸屏有一个固定的坐标系统,不随时间、位置、或环境的变动而改变。如果显示器的大小和位置是固定的,用APR触控技术,不需使用后的校正。APR触摸屏的传感器是被动工作,功耗省。该屏对水和其它污染物具有很好的抵御性。
APR触摸屏可加工成不同尺寸的触摸屏,从适合于PDA使用的小尺寸触摸屏到对角线107 cm显示器用的大尺寸触摸屏。
总之,APR触摸屏技术综合了表面声波触摸技术及红外线触摸技术良好的光学性能及优秀的耐久性和稳定性的优点;还兼有电容触摸技术优秀的拖曳及电阻屏可用触摸笔、手套、指甲触摸的优点;此外它还具有电阻式触摸屏低制造成本的优点。
3 结 语
据电子制造领域的市场研究机构日本iSuppli公司报告,2006年全球触摸屏出货额为24.2亿美元,到2012年这一市场将扩大80%,达到约44亿美元。销售量第一大的是电阻屏,其次是电容式、红外式及声表式触摸屏,所有触控技术会被改良和完美化并且降低成本。美商易触控系统公司针对在零售和餐馆POS 市场应用上, 最先提出APR技术,虽然通过算法APR方式的触摸屏可以获得很高的分辨率,但目前APR的分辨率为1 mm。APR触摸技术才刚开始,有巨大触摸屏市场的牵引,相信APR触摸技术会获得快速发展。
参考文献
[1]田中芳和.APR(音声波照合方式)タッチパネルの介[J].月刊ディスプレイ.2007(4):54-58.
经络电脉冲疗法 第11篇
20世纪50年代后，疏通经络的方法逐渐用上了现代科技，如低频电脉冲、超声波、激光、药物穴位注射等等。
现代科学证实，人体穴位和经络线的电阻比周围组织低很多，也就是说，人体穴位和经络线是身体各部位的最良导体。在人体皮肤表面加一个低频电脉冲，只要电极能覆盖某个穴位时，电流主要是沿着穴位点进入体内，然后循经络线传导构成回路。
现代研究证明，经络线只有1毫米左右宽，穴位点就是这1毫米左右宽经络线上的某个点，扎针要想取得良效，就必须十分准确地按位置、角度、深度行针。技术性很强，有相当难度。而利用经络治疗器进行经络治疗为人们提供了一个十分便利的刺激经络的方法，只要把皮肤电极置于穴位处，电极覆盖了穴位就可以了。
经络电脉冲疗法操作方法
1．首先检查全部旋钮是否调至“0”位。
2．将电极固定在穴位上，负极放在主穴上，正极放在配穴上，电极必须压紧，防止移位。
3．准备完毕再启动开关，电流强度和频率由小逐渐增大。
4．在治疗肩周炎、颈椎病和坐骨神经痛时，治疗15～30分钟后，可将正负极插线互相交换，变换极性，提高疗效。
5．治疗结束后，先关闭电源，再取下电极接头。每日1次，每次30～60分钟，2星期为1个疗程，间隔ｌ星期后，再继续第二个疗程。
养生应用
1．感冒风府（＋）、大椎（－）、迎香（－）、合谷（＋）。前额头痛加头维（＋），两侧头痛加太阳（－）。
2．咳嗽肺俞（－）、天突（＋）、膻中（－）、列缺（＋）、尺泽（－）、丰隆（＋）。
3．哮喘关元（－）、气海（＋）、肺俞（－）、太渊（＋）、鱼际（－）、丰隆（＋）。
4．头痛前额痛头维（＋）、合谷（－）；偏头痛：太阳（＋）、外关（－）；后头痛：风池（－）、后溪（＋）；巅顶痛：百会（＋）、 风府（＋）、太冲（－）。
5．高血压 合谷（－）、太冲（＋）、足三里（－）、曲池（＋）。
6．失眠神门（－）、合谷（＋）、太溪（－）、三阴交（＋）。
7．胃痛内关（＋）、公孙（－）、足三里（＋）、梁丘（－）。
8．胁肋痛外关（＋）、阳陵泉（－）、肝俞（－）、胆俞（＋）。
9．腹泻天枢（－）、大肠俞（＋）、足三里（－）、上巨墟（＋）。
10．尿路感染中极（－）、气海（＋）、太冲（＋）、阴陵泉（－）。
11．前列腺炎中极（－）、曲骨（＋）、合谷（－）、次髎（－）、膀胱俞（＋）。
12．面瘫翳风（－）、下关（＋）、阳白（－）、颊车（＋）、合谷（－）、风池（＋）。
13．三叉神经痛攒竹（＋）、翳风（－）、下关（＋）、颊车（－）、行间（＋）、合谷（－）。
14．腰痛大肠俞（－）、次髎（＋）、委中（－）、承山（＋）。
15．坐骨神经痛大肠俞（－）、秩边（＋）、环跳（－）、委中（＋）、肾俞（－）、次髎（＋）、环跳（－）、阳陵泉（＋）、昆仑（－）。
16．肩周炎肩髃（－）、臂月需（＋）、肩髃（－）、肩内俞（＋）、曲池（－）。
17．网球肘天应穴（－）、手三里（＋）、外关（－）、合谷（＋）。
18．膝关节病犊鼻（－）、阳陵泉（＋）、阴陵泉（－）、太冲（＋）。
19．踝关节扭伤昆仑（－）、丘墟（＋）、解溪（－）、天应穴（＋）。
20．颈椎病天柱（－）、大椎（＋）、风池（＋）、外关（－）、后溪（＋）。
21．中风后遗症上肢：肩髃（－）、曲池（＋）、外关（－）、合谷（＋）；下肢：环跳（－）、阳陵泉（＋）、悬钟（－）、太冲（＋）。
22．脉管炎上肢：曲池（－）、三阳络（＋）、八邪（两侧）（＋）（－）；下肢：阳陵泉（－）、绝骨（＋）、八风（两侧）（－）（＋）。
23．慢性鼻炎迎香（＋）、合谷（－）。
24．神经性耳聋听官（＋）、翳风（－）、中渚（－）、外关（＋）。
25．戒烟列缺（－）、合谷（＋）、脾俞（－）、肺俞（＋）。
26．减肥天枢（－）、大横（＋）、关元（－）、气海（＋）、阴陵泉（－）、丰隆（＋）。
注意事项
1．治疗时，避免刺激造成疼痛。尤其是虚弱者，宜采用补法，功率不宜过强。
2．治疗时，如出现晕针现象，应立刻停止治疗，静卧片刻，喝些热开水即可恢复。
3．严重高血压和心脏病及局部皮肤溃破者，不宜用本法。
4．两侧肢体接线不能左右交叉，避免电流通过心脏。
５．对肿瘤、出血性疾病，病变局部禁止配穴。
脉冲技术 第12篇
定向脉冲电流杀虫技术是通过直流电流进行土壤消毒, 在土壤含水量较低时, 流过土壤的定向脉冲电流集流于土壤虫体表皮, 迅速将土壤中的蔬菜根结线虫杀死。定向脉冲电流杀虫技术是利用定向脉冲电流设备完成, 该设备由定向脉冲电流发生器 (定向脉冲电流输出端) 连接着正负两极电极板构成, 每块电极板长是1.5m, 宽是20～30cm。该设备使用过程中最高的电压是在36伏以内, 符合国家制定的电工安全标准, 人进入操作区域不会受到任何电击的伤害。但为了安全起见, 在操作期间, 人最好还是离开操作区域, 不要在通电区域活动。该设备安装和使用方法如下:
一、设备安装
安装时, 先在田地间挖沟, 沟深20～30cm。根结线虫的活动范围主要集中在土表5～30cm之间, 尤其在10cm左右分布最多。因此, 沟的深度要保证连接着正负两极电极板的范围和根结线虫的活动范围一致。正负两极每端埋的长度要根据温室、大棚的宽度来定, 然后将正负两极电极板放入沟中, 填土压实。电极板埋进去以后, 要露出一个卡电极夹的板片。正负极之间的最佳距离是70m。
二、设备使用方法
先将设备定向脉冲电流输出端的两个金属夹分别与正负两极电极板连接, 打开电源开关, 设备就可以工作了。设备使用的时间一般在种植蔬菜、果树之前的前一天, 对土壤进行处理。一般情况下, 通电处理8个小时, 可将大多数残留在土壤里的根结线虫杀死。不过, 残留在土壤中的虫卵由于有卵壳的保护是不会被电死的, 只要环境条件合适, 虫卵仍会孵化, 继续危害蔬菜根系。所以, 蔬菜种上后, 每天还需通电2小时左右, 把土壤里孵化出的虫子陆续杀灭。
三、设备使用注意事项
利用该设备的定向脉冲电流杀虫, 要取得好的效果, 必须掌握好土壤中的含水量。当土壤中水分非常高的情况下, 就容易引起电分流, 根结线虫就很难杀死;但如果土壤太干, 根结线虫就会钻到湿润的根里或钻到含水量高的深层土壤中, 也就电不到根结线虫。该设备工作的最佳土壤含水量是以土壤“手捏成团、一触即散”为宜。
定向脉冲电流杀虫技术能很好地杀死土壤里的根结线虫, 如果在土壤里事先添加一种强化剂后再通电, 还能杀死土壤中的灰霉病等病菌, 降低病害发生率。若使用强化剂, 一般每年投放1次, 每亩25kg。
