吉林大学创新训练项目申请书(非常全).doc

项目编号： 吉林大学“大学生创新创业训练计划”创新训练项目申请书项目名称 铁磁性物质探测的研究 项目负责人 曹晓奇 所在学院、年级、专业 仪器科学与电气工程学院 2010级 电气工程及其自动化专业 联系电话电子邮件 525346229 指导教师姓名1 王应吉 职称 教授 指导教师姓名2 无 职称 无 填表日期 2013 年 4 月 10 日 吉林大学教务处制表填表须知一、本表适用于创新训练项目。本科生个人或团队，在校内导师指导下，自主完成创新性实验方法的设计、设备和材料的准备、实验的实施、数据处理与分析、总结报告撰写等工作。二、申报书请按顺序逐项填写，实事求是，表达明确严谨。空缺项要填“无”。三、申请参加大学生创新训练项目团队的人数为35人。四、申请项目，必须聘请教师作为指导老师，并请指导教师在申请书中的指导教师意见栏中签署意见。五、填写时可以改变字体大小等，但要确保表格的样式不变；不得随意涂改；A4纸正反面打印，左侧装订。六、本表由项目负责人报所在学院初审，学院签署初审意见后报送教务处实习与实验教学科（一式3份原件）。七、“项目编号”由教务处填写。八、申报过程有不明事宜，请与教务处实习与实验教学科联系，电话85166413。项目名称基于单片机的铁磁性物质探测的研究项目起止时间2013 年 3 月 至 2014 年 4 月负责人姓名学院专业教学号联系电话E-mailQQ各类实验班曹晓奇仪器科学与电气工程电气工程及其自动化6510042513610785016525346229525346229是 否项目组成员毕明辉仪器科学与电气工程电气工程及其自动化6510042718744017707306408902306408902是 否宇文建国仪器科学与电气工程电气工程及其自动化651004031303913900210158767551015876755是 否无无无无无无无是 否无无无无无无无是 否指导教师1姓名王应吉职务/职称教授所在单位吉林大学仪器科学与电气工程学院联系电-对本课题相关领域研究情况王教授长期研究电子测量技术，核磁共振技术，对核磁共振地下水测量研究更为深入，讲授高等电路，模拟电子技术等课程，获得弱信号检测仪器中有用信号频带内工频谐波干扰抑制电路，核磁共振与瞬变电磁联用仪及其方法等专利。指导教师2姓名无职务/职称无所在单位无联系电话无E-mail无对本课题相关领域研究情况无项目性质1.小发明、小创作、小设计（ ）2.开放实验室或实习基地中的创新性实验或新实验开发（ ）3.基础性研究（ ） 4.应用性研究（ ）5.社会调研 （ ）项目选题来源1.自主立题（ ）2.教师科研课题的子项目（ ）项目学科类别项目受其他渠道资助情况（填“无”或具体资助来源和经费，包括获奖情况）无一、立项背景和依据（包括研究目的、国内外研究现状分析与评价、研究意义，应附主要参考文献及出处）研究目的：针对现有体内金属物探测仪抗干扰能力差、测量灵敏度低、不能对探测目标定位等缺陷，本项目将利用微弱信号检测的方法，设计搭建一种基于涡流传感的高灵敏度、高稳定度、实现方法简单方便的体内铁磁性物质的初步探查系统，也可作为金属探测仪使用。国内外研究现状：自1960年至今，金属探测器取得了长足的发展，按应用领域分为：通道式金属探测器，手持式金属探测器，便携式金属探测器，台式金属探测器，工业用金属探测器和水下金属探测器。目前，金属探测仪在食品、塑料制品、木材、制药、造纸以及建筑装修等行业均有着重要的应用。金属探测器经历了几代探测技术变革,从最初的信号模拟技术到连续波金属直到今天的数字脉冲技术,金属探测器无论是灵敏度分辨率,探测精度还是工作性能上都有了质的飞跃,国内金属探测器的研发近几年也获得了较大进步, 但同国外产品相比仍有较大差距,目前仍然在不断发展完善中, 其中灵敏度不高和抗干扰能力低一直是困扰金属探测器发展的主要因素.研究意义：本文设计一种高灵敏度，高稳定度、实现方法简单的体内体磁性物质初步探查系统，对人体内铁磁性物质进行初步检测，实现常规金属探测，对临床上人体内金属探测的应用有着铺垫意义。参考文献：1、赵丽英 体内金属物的无创探查系统 2010.122、卢超 .基于AT89S52的安检金属探测仪 仪表技术与传感器 2010.123、朱久运 金属探测门的探测部分设计 安防科技 2006.12二、项目研究内容（项目主要研究内容；拟解决的关键问题、重点和难点）项目主要研究内容： 本项目利用微弱信号检测方法，利用涡流传感器原理，由于小金属物的涡流效应很微弱，系统实现的关键是对微弱变化信号的高灵敏度、高分辨率检测，因此本项目从激励源、传感器本身、测量电路和信号采集处理多方面进行研究和改良，从而提高检测灵敏度和可靠性。同时通过过采样技术，数字锁相技术，提高金属探测器的抗干扰能力和重复性。拟解决的关键问题、重点和难点:由于小型铁磁性物质产生的涡流效应很弱，对于测量电路和信号采集处理方法有较高的要求。要求信号处理灵敏度很高，分辨率很高，同时由于要进行人体内铁磁性物质的初步探测，考虑到人体环境因素较复杂，要求加强铁磁性物质探测的抗干扰能力，为便于携带，要求系统的稳定性好。 所以本项目对于探测器的灵敏度，稳定性，抗干扰能力都要求较高。三、项目特色及创新点项目特色及创新点：日常生活或临床手术中，传统金属性物质的定位方法是利用 X 线或 CT，可能定位不准确，放射性大，在一些情况下，此方法并不能满足，而市场上的手持式金属探测仪虽然携带方便，操作简单，但是抗干扰能力差，不能对探测目标进行定位。随意本项目旨在设计一种高灵敏度，高稳定性，具有强抗干扰能力的便携式金属探测器。此设计希望能为医学临床检测人体内铁磁性物质打下铺垫，同时能用于交通部门对旅客和行李进行安全检查，以及用于建筑施工中，探明墙体内是否装有钢筋、金属管等。四、申请理由（1、团队条件自身/团队具备的知识、素质、能力、特长、兴趣；2、前期准备基础等）团队条件：项目负责人曹晓奇 电路基础，自动控制，C语言等基础知识扎实，具有较强的编程能力，参加过电子设计大赛，能够熟练的运用keilC51等软件，具有一定的自学能力。项目成员之一毕明辉 数字电路 单片机等基础知识成绩扎实，参加过电子设计大赛，具有较强的创新性思维，对单片机，模拟电子技术兴趣浓厚，担任团支书，组织协调能力较强。具有一定的自学能力。项目成员之一宇文建国 连续控制 电力电子技术等基础知识扎实，参加过电子设计大赛，能过熟练运用proteus等仿真软件，硬件设计能力较强，具有一定的自学能力。前期准备基础：前期立项时从学长处了解了金属探测器的几个基本方案，对本项目相关内容作了初步了解，同时在中国知网下载了多篇论文和期刊资料，对体内金属探测的方案进行了分析，同时通过与指导老师的沟通，了解到此项目具有一定的实际意义，对本项目进行了意义分析，在老师的支持下，准备申请一系列实验设备，开始项目的进程。五、项目实施方案（研究思路和方法，实施计划、技术路线、人员分工等）研究思路和方法：采用自制的检测线圈，将恒流源电路和谐振测量电路相结合，采用结合过采样的数字锁相检测技术，实现高精度、高分辨率检测，运用系统比例测量方法，减小激励信号幅值波动及 ADC 基准电压波动对系统测量精度的影响。系统工作时，对控制单元进行软件编程控制激励信号单元输出高频交流信号，一路进入涡流传感测量电路，改变金属物与检测线圈之间的距离，谐振测量电路输出电压幅值发生变化，该电压信号由控制单元的 ADC 进行采样；另一路经精密整流电路变换为直流信号为 ADC 提供参考电压。控制单元将采样结果进行数据处理，处理结果在控制单元控制下进行输出、保存和显示。系统框图如下图所示：实施计划：本项目中采用多个模块同时进行，每个人分配不同的任务，各自研究设计自己的任务，每个组员将自己的负责的模块调试成功后，再进行最终整合 ，然后进行整体调试。项目的每个部分分时进行，每个阶段设计实现不同功能，最终进行合并。人员分工：硬件：激励源、传感器，测量电路主要由宇文建国完成，精密整流电路、控制单元主要由曹晓奇完成。软件：软件程序设计主要由毕明辉和曹晓奇同学完成。事务：组织协调主要由毕明辉同学完成，选购材料和填写报告主要由宇文建国完成，财务由所有组员及指导老师共同管理。六、项目进度安排（文献查阅、社会调查、方案设计、开题报告、实验研究、数据处理与分析、研制开发、填写结题表、撰写论文和研究报告、结题答辩和成果推广等时间安排）2013年3月到4月 文献查阅、社会调查、方案设计 阶段2013年5月 开题报告阶段2013年6月到11月 实验研究、数据处理与分析、电路调试阶段2013年12月 研制开发阶段2014年1月到3月 撰写论文和研究报告、填写结题表阶段2014年4月 结题答辩和成果推广阶段七、项目研究所需资源（实验室、仪器设备、实验材料、资料等）实验室：单片机等创新实验室仪器设备：计算机、示波器、万用表、信号发生器等实验材料:涡流传感器、 锁相放大器、检测线圈、ADC处理器、显示器、单片机、电容、电阻、其他放大器等等八、项目经费预算与用途（购置实验消耗材料、低值品、资料、加工测试、打字复印、调研、市内公交、论文发表、专利申请等经费开支）购置实验消耗材料： 1000加工测试： 1500资料、打字复印：200调研、市内公交：200论文发表：600/页九、项目完成预期成果（成果形式：研究论文、专利、设计、产品、软件、研究或调研报告等）1、提交调研报告每人一份2、提供“铁磁性物质探测系统”样机一台3、每人发表中文论文一篇4、每人发表英文论文一篇十、项目诚信承诺本项目负责人和全体成员郑重承诺：该项目研究不抄袭他人成果，不