自动驾驶技术研究现状及发展趋势 被引量：35

1

作者 章军辉 陈大鹏 李庆 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第9期3394-3403,共10页

自动驾驶能够有效避免因驾驶技能、心理变化、疲劳程度等人为因素而导致的交通事故,能够有助于合理管控道路交通流量以改善道路的通行能力,还能够提供舒适友好的驾乘体验,具有广阔的应用前景以及潜在的社会效益。对自动驾驶技术的发展... 自动驾驶能够有效避免因驾驶技能、心理变化、疲劳程度等人为因素而导致的交通事故,能够有助于合理管控道路交通流量以改善道路的通行能力,还能够提供舒适友好的驾乘体验,具有广阔的应用前景以及潜在的社会效益。对自动驾驶技术的发展历程进行概述,从环境感知、高精度定位、场景认知、协同决策、控制与执行等方面对自动驾驶技术的中外最新研究成果进行了概要论述,并对自动驾驶技术研究的共性问题以及发展趋势进行了探讨与展望。 展开更多

关键词 自动驾驶 环境感知 场景认知 决策与控制 车路协同

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车辆跟随控制系统研究现状及发展趋势 被引量：9

2

作者 章军辉 陈大鹏 李庆 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2020年第8期245-254,共10页

由于跟车行驶是日常道路交通环境中最主要的行车工况,实现车辆智能跟随、列队行驶这种自动有序且快速高效的通行方式,将是解决交通拥堵现象、交通安全状况、环境污染等交通问题的有效方法。文中概述了道路交通环境下国内外车辆跟随控制... 由于跟车行驶是日常道路交通环境中最主要的行车工况,实现车辆智能跟随、列队行驶这种自动有序且快速高效的通行方式,将是解决交通拥堵现象、交通安全状况、环境污染等交通问题的有效方法。文中概述了道路交通环境下国内外车辆跟随控制系统的发展历程,主要从环境感知技术、期望车距策略、纵横向动力学建模、决策与控制算法等方面对车辆跟随控制系统的国内外最新研究成果进行概要论述,并对车辆跟随控制系统研究的共性问题以及未来发展趋势进行了探讨与展望。 展开更多

关键词 车辆跟随控制 纵向控制 横向控制 自适应巡航控制 高级驾驶辅助系统

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基于自适应UKF的锂离子动力电池状态联合估计 被引量：9

3

作者 章军辉 李庆 +1 位作者 陈大鹏 赵野 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期1557-1563,共7页

针对由静态的电池模型参数而造成的状态估计累计误差、噪声统计特性的时变不确定性等实用化的问题,基于无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)框架设计了一种自适应UKF的电池状态联合估计算法.在无迹变换(unscented transform,UT... 针对由静态的电池模型参数而造成的状态估计累计误差、噪声统计特性的时变不确定性等实用化的问题,基于无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)框架设计了一种自适应UKF的电池状态联合估计算法.在无迹变换(unscented transform,UT)时,对量测方程进行准线性化处理,降低了循环迭代过程中的计算开销;利用带遗忘因子的Sage-Husa自适应估计方法对过程噪声的统计特性参数进行递推估计与修正,提高了UKF估计算法的自适应容错能力;实时跟踪滤波的收敛性,若呈发散趋势时,通过自适应衰减因子对误差协方差进行调整以抑制滤波发散,保证了滤波过程的数值稳定性;采用联合估计策略对一阶Thevenim电池欧姆内阻模型参数进行在线更新,以确保动态测试工况下电池模型的准确性,从而提高了电池荷电状态(state of charge,SOC)以及电池健康状态(state of health,SOH)的估计精度.实验与仿真结果验证了该电池状态联合估计算法的可行性与有效性. 展开更多

关键词 荷电状态 健康状态 无迹卡尔曼滤波 自适应滤波 锂离子动力电池

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协同式多目标自适应巡航控制 被引量：7

4

作者 章军辉 李庆 陈大鹏 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期423-433,共11页

针对自动化高速公路(Automated highway system,AHS)车队稳定性问题,发展了一种多目标自适应巡航控制算法,根据李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论对该问题进行了量化分析,并给出了同质与异质车队稳定性的设计要求,基于模型预测控制(Model ... 针对自动化高速公路(Automated highway system,AHS)车队稳定性问题,发展了一种多目标自适应巡航控制算法,根据李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论对该问题进行了量化分析,并给出了同质与异质车队稳定性的设计要求,基于模型预测控制(Model predictive control,MPC)理论,综合协调驾驶员期望响应、跟驰安全性、车队稳定性、车队整体品质等控制目标,采用加权二次型性能泛函以及线性矩阵不等式约束的形式,将协同式多目标自适应巡航(Adaptive cruise control, ACC)设计问题最终转化成带约束的在线凸二次规划问题.仿真结果表明,相比单车ACC而言,协同ACC的约束空间更为严苛,车队互联系统稳定性易受车间时距、车队规模、多目标权重、瞬态工况、车辆异质性等因素的影响,建议在跟驰安全性、车队稳定性良好的前提下寻求一定的驾乘舒适性与燃油经济性,以确保车队整体品质. 展开更多

关键词 自动化高速公路 车队稳定性 协同自适应巡航控制 模型预测控制

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基于快速SR-UKF的锂离子动力电池SOC联合估计 被引量：7

5

作者 章军辉 李庆 +1 位作者 陈大鹏 赵野 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第7期976-984,共9页

针对标准无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman filter,UKF)算法本身存在着因状态误差协方差矩阵无法实现Cholesky分解而导致滤波发散的隐患,以及在电池状态估计过程中由离线标定的电池等效模型参数而造成的累积误差的问题,本文发展了一种... 针对标准无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman filter,UKF)算法本身存在着因状态误差协方差矩阵无法实现Cholesky分解而导致滤波发散的隐患,以及在电池状态估计过程中由离线标定的电池等效模型参数而造成的累积误差的问题,本文发展了一种平方根无迹卡尔曼滤波(Square-root unscented Kalman filter,SR-UKF)算法,并设计了一种电池状态联合估计策略.首先快速SR-UKF算法通过对观测方程进行准线性化处理,降低了每次无迹变换时的计算开销;然后在迭代过程中,用状态误差协方差矩阵的平方根代替状态误差协方差矩阵,该平方根是由QR分解与Cholesky因子的一阶更新得到,解决了UKF算法迭代过程中可能由计算累积误差引起状态误差协方差矩阵负定而导致滤波结果发散的问题,保证了电池荷电状态(State of charge,SOC)在线滚动估计的数值稳定性;最后采用联合估计策略,对电池等效模型参数进行实时辨识,保证了电池等效模型的准确性与有效性,从而提高了电池SOC的估计精度.仿真对比结果验证了快速SR-UKF算法以及电池状态联合估计策略的可行性与鲁棒性. 展开更多

关键词 荷电状态 健康状态 平方根无迹卡尔曼滤波 联合估计 锂离子动力电池

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基于粒子群优化支持向量机的纱线质量预测 被引量：1

6

作者 章军辉 陈明亮 +2 位作者 郭晓满 付宗杰 王静贤 《棉纺织技术》 CAS 2024年第4期16-22,共7页

针对复杂纺纱过程中成纱质量预测精度不足以及深度学习对庞大数据集依赖性的缺陷,提出一种基于粒子群算法优化支持向量机的小样本成纱质量预测方法。首先,对原始数据集样本序列进行灰色关联预处理,按照关联度大小进行排序,再结合先验知... 针对复杂纺纱过程中成纱质量预测精度不足以及深度学习对庞大数据集依赖性的缺陷,提出一种基于粒子群算法优化支持向量机的小样本成纱质量预测方法。首先,对原始数据集样本序列进行灰色关联预处理,按照关联度大小进行排序,再结合先验知识库筛选出主要的原棉纤维指标;其次,针对小样本预测问题,建立了线性核、多项式核、高斯核以及自适应带宽RBF核等不同核函数支持向量回归(SVR)预测模型;最后,采用粒子群优化(PSO)算法对高斯核SVR模型的超参数(正则化系数和带宽调节参数)进行辨识,设计一种综合适应度函数与线性递减惯性权重策略,用以提高PSO算法的寻优能力。仿真结果表明:PSO优化高斯核SVR模型对不同成纱质量指标有较好的预测效果,其平均相对误差不超过2%。认为:PSO优化高斯核SVR模型对成纱质量指标的预测误差较低,具有良好的适应性。 展开更多

关键词 支持向量机 粒子群优化 灰色关联 纱线质量预测 核函数

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基于非合作博弈的车道保持共享控制

7

作者 章军辉 郭晓满 +2 位作者 王静贤 付宗杰 刘禹希 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1001-1008,共8页

为了减少共驾过程中的人机冲突,提出基于非合作博弈的人机共驾控制策略.基于线性二自由度汽车模型,采用一阶微分方程对车道保持共享控制问题进行数学描述,利用非合作博弈理论(NCG)描述双驾双控系统中的驾驶控制权分配问题,即通过非合作... 为了减少共驾过程中的人机冲突,提出基于非合作博弈的人机共驾控制策略.基于线性二自由度汽车模型,采用一阶微分方程对车道保持共享控制问题进行数学描述,利用非合作博弈理论(NCG)描述双驾双控系统中的驾驶控制权分配问题,即通过非合作博弈方法来解决多个决策者共同作用于同一个动力学系统的共享控制问题.设计控制权博弈模型,采用预瞄偏移距离(POD),对驾驶人与智能系统的置信度矩阵进行更新,能够实现驾驶人与智能系统之间驾驶控制权的平稳交接.基于模型预测控制(MPC)框架,采用二次型代价函数及线性不等式约束的形式,将车道保持共享控制的前轮转角决策问题转化成带约束的在线二次规划问题.基于驾驶人在环的CarSim/Simulink集成环境,对该控制策略进行验证.结果表明,该控制策略能够较好地兼顾横向运动控制精度及驾驶人的控制权裕度. 展开更多

关键词 智能车辆 人机共驾 模型预测控制 博弈论 预瞄偏移距离(POD)

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基于粒子群萤火虫混合算法的计算机辅助配棉

8

作者 陈明亮 章军辉 +2 位作者 丁羽璇 刘禹希 刘俊泽 《棉纺织技术》 CAS 2024年第10期47-53,共7页

为促进棉纺企业精细化管理水平和生产效益的提升,提出一种粒子群萤火虫混合算法的计算机辅助配棉方法。首先,构造混和棉成本最小和混和棉综合质量指标最优的多目标优化函数,建立库存、总重量、原棉种类及质量指标边界等多约束条件,按照... 为促进棉纺企业精细化管理水平和生产效益的提升,提出一种粒子群萤火虫混合算法的计算机辅助配棉方法。首先,构造混和棉成本最小和混和棉综合质量指标最优的多目标优化函数,建立库存、总重量、原棉种类及质量指标边界等多约束条件,按照线性加权方式将多目标模型转化为单目标模型。其次,对粒子群和萤火虫群进行分阶段初始化,设计一种学习因子动态调整和非线性递减惯性权重策略用以提高粒子群算法的综合寻优能力,并采用自适应移动步长更新萤火虫个体位置。最后,使用粒子群、萤火虫及粒子群萤火虫混合算法对配棉模型进行求解。试验结果表明:3种配棉算法均展现出良好的求解可行性,所得混和棉质量指标的综合绝对误差分别为0.0268、0.0240、0.0281,皆处于较低水平;并且粒子群萤火虫混合算法在成本节约方面更具优势,其配棉的总成本相比粒子群算法、萤火虫算法分别降低了1.20%、2.27%。 展开更多

关键词 计算机辅助配棉 混合算法 粒子群优化算法 萤火虫群优化算法 线性加权法

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基于专利分析的NB-IoT技术发展研究 被引量：5

9

作者 庄宝森 李双 +3 位作者 张弦 张薇 徐晶 董接莲 《物联网技术》 2020年第5期61-63,共3页

专利融合技术信息和产业信息,通过对专利数据分析,可以判断技术和产业发展现状和态势。NB-IoT技术位于物联网技术架构体系的网络层,是物联网的关键技术之一。通过对NB-IoT技术专利申请量趋势、技术产出区域分布、目标市场发布、全球主... 专利融合技术信息和产业信息,通过对专利数据分析,可以判断技术和产业发展现状和态势。NB-IoT技术位于物联网技术架构体系的网络层,是物联网的关键技术之一。通过对NB-IoT技术专利申请量趋势、技术产出区域分布、目标市场发布、全球主要申请人排名等进行分析,揭示NB-IoT技术的发展状况与趋势,了解NB-IoT技术发展前景,发现当前存在的问题。 展开更多

关键词 专利统计 物联网技术 NB-IoT技术 专利分析 技术信息 产业信息

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人工智能技术驱动的纺纱质量预测研究进展 被引量：2

10

作者 赵薇玲 章军辉 +2 位作者 陈明亮 李庆 陈大鹏 《丝绸》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期61-70,共10页

本文探讨了人工智能技术在纺纱质量预测领域的应用、创新与不足,介绍了Hadoop技术为纺纱质量预测建模提供可靠高效的数据处理与运算平台,重点阐述了智能建模方法在纺纱质量预测领域的研究进展。通过分析得出基于数据与知识融合驱动的人... 本文探讨了人工智能技术在纺纱质量预测领域的应用、创新与不足,介绍了Hadoop技术为纺纱质量预测建模提供可靠高效的数据处理与运算平台,重点阐述了智能建模方法在纺纱质量预测领域的研究进展。通过分析得出基于数据与知识融合驱动的人工智能技术,构建出多工序关联的混合智能模型,用以准确描述纱线质量与纤维特性、工艺参数、环境参数等之间的非线性映射关系,可为试纺、过程参数设计、态势预测等环节提供指导,具有重要的理论研究意义。 展开更多

关键词 纺纱质量预测 人工智能 Hadoop技术 混合智能模型 目标优化 发展趋势

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基于联合概率数据融合的多目标车辆安全跟随

11

作者 章军辉 郭晓满 +2 位作者 王静贤 付宗杰 陈大鹏 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2170-2178,共9页

为了实现密集杂波环境下多目标车辆安全跟随,提出多源传感器数据融合的多目标车辆跟踪算法与纵向避撞预警策略.针对多源传感器观测序列因采样周期、采样起始时刻、通信时延差异等引起的时间异步,以及空间上存在不同维度、不同坐标系的问... 为了实现密集杂波环境下多目标车辆安全跟随,提出多源传感器数据融合的多目标车辆跟踪算法与纵向避撞预警策略.针对多源传感器观测序列因采样周期、采样起始时刻、通信时延差异等引起的时间异步,以及空间上存在不同维度、不同坐标系的问题,给出时间配准与空间融合的软同步方法.采用基于改进的联合概率数据关联(JPDA)的单一传感器多目标状态估计算法对目标轨迹进行滤波估计,能够在保证有效关联的同时,在一定程度上降低计算复杂度.基于多源传感器联合概率数据融合(MSJPDA)序贯滤波算法对目标的运动状态进行序贯更新,将最后一级的输出作为融合中心的最终状态估计,再根据威胁估计模型对追尾危险的发展态势进行评估与分级.实车试验与仿真结果验证了该算法的可行性与有效性. 展开更多

关键词 智能车辆 多源数据融合 多车辆跟踪 威胁估计 联合概率数据关联

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中国传感器技术专利统计分析 被引量：3

12

作者 徐晶 李双 +3 位作者 张弦 张薇 庄宝森 董接莲 《物联网技术》 2020年第6期84-85,88,共3页

针对MEMS传感器技术在国内的专利申请状况,文中结合关键词检索、IPC检索、逻辑表达式检索等多种检索方式,检索了2018年12月31日前公开的专利申请数据。通过对MEMS传感器技术专利的申请数量统计,分析中国MEMS传感器技术专利的申请趋势、M... 针对MEMS传感器技术在国内的专利申请状况,文中结合关键词检索、IPC检索、逻辑表达式检索等多种检索方式,检索了2018年12月31日前公开的专利申请数据。通过对MEMS传感器技术专利的申请数量统计,分析中国MEMS传感器技术专利的申请趋势、MEMS传感器技术产出分布和MEMS传感器技术国内专利申请人,揭示中国MEMS传感器技术发展存在的问题,并提出针对性的建议。 展开更多

关键词 专利统计 专利分析 传感器 物联网 专利申请趋势 微机电系统

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二极管型非制冷红外焦平面中二极管结构优化研究

13

作者 瞿帆 傅剑宇 +3 位作者 侯影 卢一泓 李振锋 陈大鹏 《红外技术》 CSCD 北大核心 2023年第3期308-314,共7页

为适应非制冷红外探测器高空间分辨率的发展趋势,非制冷红外焦平面阵列作为非制冷红外探测器的核心部件不断向大阵列、小像素方向发展。本文针对二极管型非制冷红外焦平面阵列,理论分析了敏感元件二极管对读出电路以及器件性能的影响,... 为适应非制冷红外探测器高空间分辨率的发展趋势,非制冷红外焦平面阵列作为非制冷红外探测器的核心部件不断向大阵列、小像素方向发展。本文针对二极管型非制冷红外焦平面阵列,理论分析了敏感元件二极管对读出电路以及器件性能的影响,在确定二极管最佳工作电流的同时,提炼出二极管结构中串联个数以及结面积为主要性能影响因素。基于此,设计了p^(+)n-pn-n^(+)p三合一二极管,并将其与传统二极管、回型二极管、p^(+)n-n^(+)p二合一二极管、以及由p^(+)n-n^(+)p二合一二极管直接拓展得到的两种三合一二极管进行了对比考察,研究发现6种结构中p^(+)n-pn-n^(+)p三合一二极管在相同尺寸下拥有最多的二极管串联数量且结面积相对最大;进而利用Sentaurus TCAD仿真,验证了在同一整体尺寸下,p^(+)n-pn-n^(+)p三合一二极管的电压温度系数分别约为p^(+)n-n^(+)p二合一二极管,及在其基础上直接拓展得到的两种三合一二极管的1.5倍,为回型二极管与传统二极管的2.6倍、3.7倍。证明了在小像素下p^(+)n-pn-n^(+)p三合一二极管性能最优,且在其基础上拓展可得到N合一二极管能进一步优化器件的性能。 展开更多

关键词 二极管非制冷红外探测器 噪声等效温差 电压温度系数 三合一二极管

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基于物联网体系架构下区块链和人工智能的分析 被引量：3

14

作者 姚健 《信息记录材料》 2021年第1期176-177,共2页

区块链和人工智能作为科学技术的新兴产物,将推动各领域各行业的发展。基于物联网体系架构区,块链和人工智能技术在社会发展中将最大化发挥出优势作用。本文基于物联网体系架构下,着重分析区块链和人工智能技术。

关键词 物联网体系 区块链 人工智能

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基于HSFCM模糊聚类的快速多目标车辆跟踪算法 被引量：2

15

作者 章军辉 付宗杰 +3 位作者 郭晓满 李庆 陈大鹏 赵野 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第10期1419-1426,1471,共9页

为了提高复杂交通环境下多目标数据关联的实时性与可靠性,本文中基于半抑制式模糊聚类(half suppressed fuzzy cmeans clustering,HSFCM)发展了一种快速多目标车辆跟踪算法。首先对多目标车辆跟踪问题进行了数学描述,并建立了相机像素... 为了提高复杂交通环境下多目标数据关联的实时性与可靠性,本文中基于半抑制式模糊聚类(half suppressed fuzzy cmeans clustering,HSFCM)发展了一种快速多目标车辆跟踪算法。首先对多目标车辆跟踪问题进行了数学描述,并建立了相机像素坐标系与世界坐标系的空间映射关系;其次基于模糊理论将点迹-航迹关联问题转换成量测模糊聚类问题,通过求解各候选量测与聚类中心的模糊隶属度,间接计算出联合概率数据关联(joint probability data association,JPDA)算法中不确定性量测与各目标的关联概率,再利用概率加权融合对多目标状态进行滤波估计;再次在车辆密集工况下通过合理调整卡尔曼增益对量测更新进行抑制,以克服车辆跟踪中目标短暂跟丢问题。实车试验与仿真结果验证了该跟踪算法的可行性与有效性。 展开更多

关键词 智能车辆 数据融合 感兴趣目标 状态估计 模糊C均值聚类

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实时多目标权重弯道跟随预测控制 被引量：2

16

作者 章军辉 李庆 陈大鹏 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期861-871,共11页

为进一步提升车辆跟随控制对复杂工况的适应能力,本文发展了一种多目标自适应巡航控制算法.车辆弯道跟随过程中,充分考虑了车辆动力学的纵横向耦合特性,建立了4-DOF整车动力学模型,基于干扰解耦设计将整车动力学模型解耦成采用一阶惯性... 为进一步提升车辆跟随控制对复杂工况的适应能力,本文发展了一种多目标自适应巡航控制算法.车辆弯道跟随过程中,充分考虑了车辆动力学的纵横向耦合特性,建立了4-DOF整车动力学模型,基于干扰解耦设计将整车动力学模型解耦成采用一阶惯性环节近似的线性纵向跟随模型以及采用一阶非定常微分方程描述的横向动力学模型,再通过线性变参数方法对连续横向动力学系统方程进行一次性离散化计算,以避免在每个控制周期均需对其进行p次(p为预测时域长度)离散化处理的高计算复杂度问题.进一步,基于MPC框架设计了实时多目标权重控制策略以及考虑跟随工况的多场景融合策略,以实现纵横向性能动态协调的集成式预测控制.仿真结果表明,相对传统的参数离线标定的控制策略(MPC-CW),考虑多场景融合设计的实时多目标权重控制策略(MPC-RW^*)能够较好地实现期望跟车目的. 展开更多

关键词 自适应巡航控制 直接扭矩控制 多目标 实时权重 模型预测控制

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一种复合式MEMS皮拉尼真空计的设计 被引量：3

17

作者 周琼 傅剑宇 +2 位作者 刘超 侯影 陈大鹏 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2021年第1期47-53,共7页

微电子机械系统(MEMS)皮拉尼真空计可广泛用于芯片封装和设备测试等领域。量程是MEMS皮拉尼真空计的重要性能指标之一。设计了一种复合式MEMS皮拉尼真空计,通过将具有不同测量范围的两款器件串联复合在同一芯片上,实现量程的扩展。以二... 微电子机械系统(MEMS)皮拉尼真空计可广泛用于芯片封装和设备测试等领域。量程是MEMS皮拉尼真空计的重要性能指标之一。设计了一种复合式MEMS皮拉尼真空计,通过将具有不同测量范围的两款器件串联复合在同一芯片上,实现量程的扩展。以二极管型皮拉尼真空计为例设计了器件结构,优化了尺寸参数,并给出了兼容CMOS工艺的制造方案。最后通过COMSOL仿真,获得器件气压测量范围可达2.5×10^(-3)~1.15×10^(6)Pa,同时平均灵敏度达到132 mV/dec。相比于现有的单一型和组合式器件,设计的复合式MEMS皮拉尼真空计可以在小尺寸情况下具有更大的量程兼更高的灵敏度。 展开更多

关键词 微电子机械系统(MEMS) 皮拉尼真空计 串联复合 二极管型 COMSOL仿真

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基于纳米森林的电容式湿度传感器 被引量：2

18

作者 陈贵东 石梦 +2 位作者 毛海央 熊继军 陈大鹏 《微纳电子技术》 北大核心 2020年第6期462-467,共6页

提出了一种基于纳米森林的电容式湿度传感器。该湿度传感器利用等离子体技术制备的纳米森林作为湿度敏感层,湿度敏感范围为30%RH^90%RH,且在大于60%RH的湿度范围内灵敏度达到1.87 pF/%RH,同时响应和恢复时间分别约为3.2 s和6 s。当传感... 提出了一种基于纳米森林的电容式湿度传感器。该湿度传感器利用等离子体技术制备的纳米森林作为湿度敏感层,湿度敏感范围为30%RH^90%RH,且在大于60%RH的湿度范围内灵敏度达到1.87 pF/%RH,同时响应和恢复时间分别约为3.2 s和6 s。当传感器置于湿度环境中时,吸收在纳米森林表面并凝结在表面孔隙中的水分子导致纳米森林介电常数发生变化,进而引起电容值的改变。通过与聚酰亚胺湿度传感器对比,证明基于纳米森林结构的湿度传感器具有更加优异的湿敏性能。此外,该传感器还可作为湿度触发的非接触式开关,有望应用于电梯按键等公共设备上,用于抑制细菌传播。 展开更多

关键词 湿度传感器 纳米森林 聚酰亚胺 等离子体 非接触式传感

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基于超疏水高黏附结构的痕量农药分子现场检测SERS基底研究 被引量：2

19

作者 桂博 杨宇东 +4 位作者 赵倩 石梦 毛海央 王玮冰 陈大鹏 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2499-2504,共6页

多种农药,包括孔雀石绿(MG)作为禁用兽药,存在食用致癌的风险。由于MG低廉的价格和极好的药效,在渔业养殖中一直被不法商贩非法使用,使得鱼类生鲜中时有MG残留检出。针对MG分子痕量残留的检测,目前一般是抽取少量养殖水样,再利用高效液... 多种农药,包括孔雀石绿(MG)作为禁用兽药,存在食用致癌的风险。由于MG低廉的价格和极好的药效,在渔业养殖中一直被不法商贩非法使用,使得鱼类生鲜中时有MG残留检出。针对MG分子痕量残留的检测,目前一般是抽取少量养殖水样,再利用高效液相色谱柱、液相色谱-光谱等方法来评估其是否超标。这类传统的检测方法一般需要依赖价格昂贵的大型设备,且检测过程操作繁琐复杂,单次检测耗时长、价格高,因而与农贸市场中商品流通量大、速度快、价格需亲民低廉等特点和要求不相符合。近年来,表面增强拉曼散射(SERS)检测技术以及便携式拉曼光谱仪的出现,有望实现对痕量农药分子的现场快速检测,进而很好地解决这一问题。SERS检测技术利用金属纳米结构的表面等离激元效应感应位于其结构表面附近的分子,得到分子种类和浓度信息。为了降低可检测的浓度极限,一般会在SERS基底上利用咖啡环效应或其他手段将待测分子蒸发富集,以获得足够高的信号强度。针对亲水基底,液滴与基底相接触后,会在基底表面摊开,使其分布面积扩大,导致其咖啡环周长变长,分子分布浓度随之降低。而当采用疏水基底富集时,由于常规的疏水基底表面黏附性小,液滴在其表面处于随处滚动无法抓取的状态,极大增加了操作的难度。以MG分子痕量残留的检测为例,由于农贸市场人员众多、无专业实验平台,磕碰撞击时有发生,在此环境下采用疏水SERS基底对农药分子进行检测显然是不可取的。该研究提出一种基于超疏水高黏附纳米森林结构的SERS基底用于痕量MG分子的快速现场检测。相比于超疏水SERS基底,所提出的超疏水高黏附基底利用其高黏附性可牢固抓取待测液滴,解决了以往超疏水基底在实际现场检测中存在液滴滚动无法操作的问题。此外,与亲水基底相比,超疏水高黏附基 展开更多

关键词 表面增强拉曼散射(SERS) 痕量农药分子 超疏水高黏附 孔雀石绿 咖啡环 分子富集

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基于烛灰纳米颗粒层的高灵敏度MEMS湿度传感器 被引量：1

20

作者 陈贵东 毛海央 +2 位作者 熊继军 王玮冰 陈大鹏 《微纳电子技术》 北大核心 2020年第1期36-40,48,共6页

提出了一种基于烛灰纳米颗粒层的高灵敏度、快速响应的微电子机械系统(MEMS)湿度传感器。该湿度传感器的制备工艺简单方便、成本低廉,仅包括烛灰纳米颗粒层的沉积、烛灰纳米颗粒层表面的氧等离子体亲水化处理和金属电极的制备三个步骤... 提出了一种基于烛灰纳米颗粒层的高灵敏度、快速响应的微电子机械系统(MEMS)湿度传感器。该湿度传感器的制备工艺简单方便、成本低廉,仅包括烛灰纳米颗粒层的沉积、烛灰纳米颗粒层表面的氧等离子体亲水化处理和金属电极的制备三个步骤。实验表明,在30%~90%相对湿度内,该MEMS湿度传感器的灵敏度高达4.17 MΩ/%RH,响应和恢复时间分别为2 s和8 s,同时具有较好的稳定性和重复性。此外,使用此传感器对呼吸频率进行检测,实验结果表明此湿度传感器可以精确地跟踪人的呼吸,因此所研究的湿度传感器在生物医学、环境监测等领域具有潜在应用。 展开更多

关键词 微电子机械系统(MEMS) 湿度传感器 纳米颗粒 呼吸监测 氧等离子体亲水化处理

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