公开(公告)号：CN113714070A

公开(公告)日：2021-11-30

申请号：CN202110841066.3

申请日：2021-07-26

Applicant: 中北大学

Inventor： 王红亮 ,  黄霄 ,  蔚丽俊 ,  何常德 ,  张文栋 ,  丁琦

IPC: B06B1/02

Abstract: 本发明涉及超声成像、医学诊断、无损检测、液体流量测量、故障定位、生化气体探测等领域的超声换能器，具体为一种混合振膜结构宽频带电容式微机械超声换能器设计方法。一种混合振膜结构宽频带电容式微机械超声换能器设计方法，包括集成在一个芯片上且排成N×N矩形阵列的多个CMUT微元，N为奇数；每行CMUT微元均由N个发射声压频率各不相同的CMUT微元组成，不同行的CMUT微元均由这N个微元排列组成；每行CMUT微元按照发射声压频率依次递增或递减的方式排列且相邻两行的增减排列顺序相反；每行CMUT微元中，相邻微元的发射声压频率有重叠；每行CMUT微元中位于中心的微元共振频率与整个电容式微机械超声换能器的共振频率相同。

公开(公告)号：CN113237516A

公开(公告)日：2021-08-10

申请号：CN202110617949.6

申请日：2021-06-03

Applicant: 中北大学

Inventor： 王红亮 ,  孙晓磊 ,  任瑞 ,  何常德 ,  崔永俊 ,  刘文怡 ,  熊继军 ,  张文栋

IPC: G01D21/02

Abstract: 本发明公开了一种智能化超声波测量系统及测量方法，涉及工业领域的测量仪器方面。该测量系统是一种能够实现在不同现场环境下对管道内流量、温度、壁厚等进行测量的仪器，核心为手持式超声波测量仪，该仪器是以嵌入式微处理器为控制核心的手持式智能化流量测量仪器，整个测量系统由超声波流量测量仪、超声波流量探头、温度传感器、超声波壁厚探头、固定支架、夹具及其PC机等部分组成，能够实现流量、温度、壁厚测量。本发明具有按键操作、测试参数设置、测试结果显示等功能，可以实现不同管径、不同介质、不同环境下的流量测量，具有测量范围广、环境适应性强、精度高等显著优势，可以满足军用和民用领域中的应用需求。

公开(公告)号：CN112362120A

公开(公告)日：2021-02-12

申请号：CN202011243030.7

申请日：2020-11-12

Applicant: 中北大学

Inventor： 张文栋 ,  何常德 ,  王红亮 ,  陈谋 ,  张国军 ,  王任鑫

IPC: G01F1/66

Abstract: 本发明公开一种流量检测器及流量检测方法，流量检测器，包括两个面阵子探头和控制模块，两个面阵子探头可以分别作为超声波的发射端和接收端；控制模块至少包括两个收发控制电路以及计算控制子模块；计算控制子模块通过一个收发控制电路控制对应的一个面阵子探头发射超声波信号；当另一个面阵子探头接收到超声波信号后，通过另一个收发控制电路将接收到超声波信号的信息反馈给计算控制子模块进行计算处理。本发明利用面阵探头上不同行的阵元分别检测流体的横截面中不同分层的流量信息以求平均值的方式得到被测流体的整体流量信息，这种检测结果更接近流体的真实情况，可以大大降低流量检测的误差。

公开(公告)号：CN108975266B

公开(公告)日：2020-11-10

申请号：CN201810784683.2

申请日：2018-07-17

Applicant: 中北大学

Inventor： 王任鑫 ,  白建新 ,  程丽霞 ,  张国军 ,  薛晨阳 ,  张文栋

IPC: B81B7/02 ,  B81C1/00 ,  A61B5/0408

Abstract: 本发明为一种基于针尖阵列结构的石墨烯‑PDMS柔性衬底心电干电极及其制备方法，包括顶面为针尖阵列结构设计的石墨烯‑PDMS柔性导电衬底，针尖阵列结构上沉积有聚对二甲苯薄膜，聚对二甲苯薄膜上溅射有金属种子层，金属种子层上溅射有金属层；石墨烯‑PDMS柔性导电衬底的底面上涂覆有导电银胶层。本发明的工艺步骤简单、成本较低、通过模具的制作有利于批量化生产。本发明制备用到的材料如导电银胶、PDMS、石墨烯、聚对二甲苯薄膜以及溅射的金属钛和金都在生物兼容性方面表现良好，能有效抑菌并减少对皮肤的刺激。本发明设计的针尖阵列结构有较大的接触面积，与皮肤直接接触可穿过角质层，能有效降低皮肤‑电极的接触阻抗，从而获得稳定的心电信号。

公开(公告)号：CN109579975B

公开(公告)日：2020-10-27

申请号：CN201811551375.1

申请日：2018-12-19

Applicant: 中北大学

Inventor： 王任鑫 ,  宋金龙 ,  张文栋 ,  张国军 ,  何常德

IPC: G01H11/06 ,  G01S7/521

Abstract: 本发明公开了一种X、Y方向振动抑制的三维矢量水听器，包括基片和纤毛，基片由中心质量块、梁和边框组成，在每个梁的末端各分布一个压敏电阻。中心质量块的每边通过两个梁悬挂在边框上，即中心质量块右边、上边、左边和下边分别通过梁与边框连接，将中心质量块悬挂在边框上。质量块、梁与边框之间留有一定的空隙，通过限制中心质量块在笛卡尔坐标系中X方向和Y方向的位移达到抗过载的目的；中心质量块与下盖板之间留有一定的空隙，通过限制中心质量块在笛卡尔坐标中Z方向的位移达到抗过载的目的；中心质量块的厚度和面积变大，使得水听器受到振动信号作用时，质量块对梁的弯矩可以抵消纤毛对梁的弯矩达到降低水听器振动灵敏度的目的。

公开(公告)号：CN109100008B

公开(公告)日：2020-08-07

申请号：CN201810970032.2

申请日：2018-08-24

Applicant: 中北大学

Inventor： 郑永秋 ,  薛晨阳 ,  张文栋 ,  陈晨

IPC: G01H9/00

Abstract: 本发明涉及一种声传感器，具体是一种多薄膜封装式波导耦合谐振腔结构的声传感器，包括封闭腔体，放在封闭腔体正上方的多个薄膜，位于封闭腔体内部的直波导和环形谐振腔。多个薄膜用于隔离外界环境，传导声波，形成封闭腔体，使得声波引起封闭腔体内气体体积发生变化，从而引起气体密度的变化，进而引起腔内气体折射率的改变。而封闭腔体内的气体是作为波导耦合谐振腔结构的包层存在，波导耦合谐振腔结构在包层密度发生变化时，其谐振频率会发生飘移，以此来检测外部声波。该传感器由于使用波导耦合谐振腔结构，以声波致腔内全反射的气体介质折射率的变化为检测原理，其声探测频带宽、灵敏度高，适用于水下声信号的检测、工业环境中的过程控制和医疗诊断等领域。

公开(公告)号：CN111487866A

公开(公告)日：2020-08-04

申请号：CN202010272193.1

申请日：2020-04-09

Applicant: 中北大学

Inventor： 邵星灵 ,  石燚 ,  张文栋 ,  刘俊

IPC: G05B13/04

Abstract: 本发明公开了一种基于混合事件触发机制的高超声速飞行器神经抗干扰控制方法，涉及飞行器自动控制技术领域。首先，建立面向控制描述的AHV参数化运动学/动力学模型；其次，设计低计算复杂度的最小参数学习神经网络学习器实时消除各种扰动对控制系统的影响；再次，构造基于相对触发阈值和绝对触发阈值的混合事件触发机制，确保在不牺牲跟踪性能的前提下有效降低控制回路信息通信量，避免固定触发事件下触发次数过于频繁以及相对触发事件下较大控制信号引发控制抖震的缺陷；最后，综合MLP观测器与事件触发控制器，实现对于给定高度/速度指令的精确跟踪控制。本发明主要解决了机载计算资源和多源干扰影响下的AHV鲁棒飞行控制问题。

公开(公告)号：CN111459029A

公开(公告)日：2020-07-28

申请号：CN202010272191.2

申请日：2020-04-09

Applicant: 中北大学

Inventor： 邵星灵 ,  岳晓辉 ,  张文栋 ,  刘俊

IPC: G05B13/04

Abstract: 本发明公开了一种考虑输入量化的高超声速飞行器预设性能神经反馈控制方法，涉及飞行器控制领域。首先，构造不依赖于精确初始误差的预设性能机制以实现误差的先验调节；其次，设计低计算复杂度的最小参数学习神经网络学习器实时消除各种扰动对控制系统的影响；最后，为降低高动态飞行条件下对执行机构带宽的严苛要求，在高度和速度子系统设计参数化描述的均匀量化器，在不牺牲跟踪性能的前提下有效降低控制回路信息通信量。本发明主要解决执行机构带宽受限下的高超声速飞行器抗干扰轨迹/速度跟踪控制问题，可以实现具有执行机构带宽受限、受未知干扰影响的AHV稳定可靠飞行控制，确保轨迹/速度状态始终处于预设的性能边界内。

公开(公告)号：CN111338371A

公开(公告)日：2020-06-26

申请号：CN202010320006.2

申请日：2020-04-22

Applicant: 中北大学

Inventor： 邵星灵 ,  司皓楠 ,  张文栋 ,  刘俊

IPC: G05D1/08

Abstract: 本发明公开了一种考虑机载陀螺故障的四旋翼姿态可靠控制方法，涉及四旋翼姿态控制领域。首先，建立描述机载陀螺传感器故障的通用方程；其次，以四旋翼角速率故障信号为输出状态，建立考虑机载陀螺故障和环境干扰的四旋翼姿态模型；然后，设计基于相对阈值的事件触发函数，分别针对四旋翼姿态回路及角速度回路构造非周期信息更新的扩张状态观测器，实现机载资源约束条件下对于传感器突发故障、有界环境干扰的同时估计；最后，基于动态逆原理设计虚拟控制量和角速度实际控制方程，确保低机载资源开销下四旋翼姿态可以安全可靠控制。本发明使四旋翼系统在面对机载陀螺传感器性能退化时控制过程稳定、可靠；实现输出反馈意义下机载计算资源利用率显著提升。

公开(公告)号：CN110570836A

公开(公告)日：2019-12-13

申请号：CN201910891819.4

申请日：2019-09-24

Applicant: 中北大学

Inventor： 何常德 ,  张文栋 ,  王月 ,  薛晨阳 ,  王红亮 ,  张斌珍

IPC: G10K9/122 ,  B81C1/00

Abstract: 本发明公开一种超声换能器及其制备方法，该超声换能器自下而上依次包括：下电极、基片、第一半导体材料层、第一绝缘层及上电极；基片包括抵靠第一半导体材料层的第二绝缘层及远离第一半导体材料层的第二半导体材料层，基片上设置有空腔，空腔穿过第二绝缘层并伸入第二半导体材料层中；至少一个开口位于上电极周围；开口穿过第一绝缘层和第一半导体材料层，并与空腔连通。由于在上电极周围形成有至少一个开口，且开口通过穿过第一绝缘层和第一半导体材料层与空腔连通，使得空腔与大气连通，膜片振动不再受大气压力的影响，从而使得该换能器的灵敏度更容易控制。