Os autores não têm reconhecimentos.

1. Aquisição de Ganho de dados para um espelho Galvanômetro <ol><li> Fixar o espelho galvanômetro de tal forma que é estabilizado para protegê-la de danos, enquanto oscilando. Não só o espelho galvanômetro, mas também o corpo do espelho galvanometer, move se não corrigidas no local usando um gabarito de metal feito por encomenda com um furo circular para o espelho galvanômetro. Fixar o dispositivo de montagem para uma portadora óptica e um banco óptico. </li><li> Conectar cabos BNC da placa de AD / DA através de um bloco de terminais para as tomadas de entrada e de posição no controlador servo do espelho galvanométrico. </li><li> Programa do gerador de função de onda senoidal como uma interface gráfica de utilizador (GUI), utilizando o SDK do bordo AD / DA com C ++, que é capaz de definir uma frequência arbitrária, amplitude e duração, como mostrado na Figura 3. NOTA: Este gerador de função personalizado contribui para a redução do custo temporais para ensaios contínuos na etapa 1.5, uma vez que o julgamento é realizado muitas vezes. </li<html> &gt; <li> Definir a frequência a variar de 100 Hz a 500 Hz, em intervalos de 100 Hz, e definir a amplitude a variar de 10 mV a 500 mV em 10-mV em intervalos a GUI. No geral, existem 250 combinações. Para testar combinações de 250, um circuito duplo é eficiente para implementar. O primeiro circuito é de frequências de 100 Hz a 500 Hz, que é implementada 50 vezes. O segundo circuito é para amplitudes de 10 mV a 500 mV, que é implementada para 50 vezes. </li><li> Adicionar o sinal de caminho-de onda senoidal na placa de AD / DA para 2.000 amostragens como duração na GUI. Simultaneamente gravar o sinal de posição do espelho galvanometer para ler o valor analógico do conselho AD / DA. Em C ++ codificação usando uma biblioteca de AD bordo / DA, use o mesmo fio para escrita e leitura na programação. Calcule o ângulo atual de θ espelho galvanometer (escrevendo informações) por esta equação <img alt="equação 2" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq2.jpg" /> onde t é o tempo,es / ftp_upload / 55431 / 55431eq3.jpg&quot;/&gt; é amplitude, ƒ é a frequência. </li><li> Guardar os dados do sinal posição como um arquivo .csv e incluem o valor da frequência e amplitude em seu nome de arquivo. </li><li> Repita os passos de 1,4-1,6 para 250 iterações. </li></ol> 2. Cálculo Chegar Coeficientes de pré-ênfase <ol><li> Aplicar uma média filtro para o CSV arquivos (gravado sinais) para evitar ruídos efeitos. O tamanho espacial do filtro médio é de 5. </li><li> Executar o script para calcular o valor de pico-a-pico (correspondente com a amplitude multiplicado por 2), usando MATLAB para cada um dos arquivos CSV, como mostrado na Figura 4 (o gráfico representa os dados do caminho da onda de seno). </li><li> Determinar os dados de pico-a-pico em um gráfico para determinar a linearidade em cada frequência, e limitar o uso região da amplitude de entrada quando os lotes não são lineares, como mostrado na Figura 5. NOTA: A parte não-linear do gráfico representa a saturação deo controlo PID; Assim, é aconselhável evitar usá-los para assegurar a limitação de especificação de controlo. </li><li> Executar regressão linear dos dados de pico-a-pico em um folha de cálculo para obter os coeficientes de interpolação linear de cada frequência. Neste processo, são obtidos cinco conjuntos de pistas e intercepta. Eles correspondem com as frequências de 100 Hz a 500 Hz a 100 Hz cada. Uma aproximação da linha recta de 300 Hz é apresentada na Figura 5 (A), e os coeficientes de interpolação linear de cada uma das frequências estão apresentados na Tabela 1. </li><li> Usando regressão linear múltipla quadrática, executar interpolação quártico para obter os coeficientes de interpolação quárticas (coeficientes de pré-ênfase) na folha de cálculo para os coeficientes de interpolação linear de cada frequência. Os coeficientes de pré-ênfase são apresentados na Tabela 2. NOTA: Nesta pesquisa, os coeficientes de interpolação linear variam na forma de um quadratic curva; no entanto, outros tipos de funções, tais como as equações quadráticas e cúbicos, são aplicados, se o erro é mínima. </li></ol> 3. online amplificação de sinal com base na técnica de pré-ênfase <ol><li> Executar o software que calcula o valor de amplitude de entrada atualizada <img alt="equação 5" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq5.jpg" /> a partir do valor ideal amplitude de entrada <img alt="equação 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> ea freqüência ƒ com base nos coeficientes de pré-ênfase. <ol><li> Salve os coeficientes de pré-ênfase valores como constantes no software C ++. Quando o dispositivo é atualizado, esses valores constantes também são atualizados. </li><li> Programar uma função <img alt="equação 7" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq7.jpg" /> no software C ++ e obter os coeficientes de interpolação linear. Substituí-los por um i, b i, c i, d i,e e i a partir da equação e Tabela 2. </li><li> Programar uma função <img alt="equação 13" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq13.jpg" /> no C ++ software e obter um valor de amplitude de entrada atualizada <img alt="equação 5" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq5.jpg" /> para substituir <img alt="equação 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> e os coeficientes de interpolação linear que foram obtidas no passo 3.1.2. </li></ol></li><li> Repita os passos 1,4-1,6 por vezes com arbitrárias <img alt="equação 5" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq5.jpg" /> utilizando a técnica de pré-ênfase na GUI.NOTE: Para evitar a saturação da região de controlo PID, definir 400 mV para até 200 Hz, 200 mV para até 300 Hz, 100 mV para até 400 Hz, e 50 mV para até 500 Hz. </li><li> Passo 2.2 e trama de dados de repetição de pico-a-pico como um gráfico para ver a melhora no ganho. </li></ol> 4. Experiência em Compe Motion-borrãonsation <ol><li> Prepara-se uma correia transportadora, que pode mover-se em 30 km / h, usando uma correia que pode aderir a pegajoso texturas. A correia de transporte feito por medida é composto com um motor de controle de velocidade, uma correia de borracha de ferro, e assim por diante. Ele pode ser substituído com correia transportadora prontas que podem controlar a velocidade. </li><li> Imprimir um padrão de bem-textura em fita de impressão e colá-lo na correia transportadora. NOTA: A textura colado é mostrado na Figura 6. As listras são programados usando uma biblioteca &quot;ofxPDF&quot; em openFrameworks, e a imagem fotográfica é de uma empresa da fotografia. </li><li> Configurar os dispositivos ópticos, tais como uma câmara, uma lente, e uma iluminação, como mostrado na Figura 2. Colocar o espelho galvanométrico em frente da lente, que está ligado à câmara, e colocar a iluminação para iluminar a correia transportadora. <ol><li> Definir a frequência de câmara de 333 Hz, o tempo de exposição de 1 ms, e o número de pixels a 848 * 960 (largura * altura). </li><html></ol></li><li> Sincronizar o tempo de rotação do espelho galvanômetro e o tempo de exposição da câmera. No software, quando o ângulo do espelho galvanometer chega a posição onde começar a exposição, o programa envia um gatilho de software para a câmera. O tempo de disparo de software está ilustrado na Figura 7. </li><li> Entrada a velocidade da correia transportadora v t (30 km / h) e a distância a partir da câmara para o transportador de correia de L (3,0 m) para calcular necessária velocidade angular ω r do espelho galvanométrico na GUI como na Figura 8. ω r é calculado como se segue: <img alt="equação 18" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq18.jpg" /></li><li> Entrada do ƒ frequência (330,0 Hz) na GUI como na Figura 8 para calcular a amplitude de entrada original <img alt="equação 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> . CalcularEquação 3&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 55431 / 55431eq3.jpg&quot; /&gt; como segue: <img alt="equação 19" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq19.jpg" /></li><li> Copiar e colar <img alt="equação 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> no código fonte, e rodar o galvanómetro com o θ valor de controlo pré-enfatizado para o controlador servo galvanómetro como se segue: <img alt="equação 20" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq20.jpg" /> onde t é o tempo. A Figura 7 ilustra como θ é calculado a partir de uma. </li><li> Gravar imagens quando a correia transportadora está em movimento em v t (30 km / h). NOTA: A Figura 9 ilustra o movimento da correia transportadora. </li></ol>

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	<li>Bass, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook Of Optics. 3, (1995).</li><li>Marshall, G. F., Stutz, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of optical and laser scanning. , (2011).</li><li>Aylward, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+galvanometer-based+optical+scanner+design.">Advanced galvanometer-based optical scanner design.</a> Sensor Rev. 23 (3), 216-222 (2003).</li><li>Duma, V., Rolland, J. 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F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mathematical+model+of+a+galvanometer-based+scanner:+simulations+and+experiments.">Mathematical model of a galvanometer-based scanner: simulations and experiments.</a> Proc SPIE. 8789, 878915 (2013).</li><li>Mnerie, C. A., Preitl, S., Duma, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+Enhancement+of+Galvanometer+Scanners+Using+Extended+Control+Structures.">Performance Enhancement of Galvanometer Scanners Using Extended Control Structures.</a> 8th IEEE International Symposium on Applied Computational Intelligence and Informatics. , 127-130 (2014).</li><li>Mnerie, C., Preitl, S., Duma, V. -. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+architectures+of+galvanometer-based+scanners+for+an+increased+precision+and+a+faster+response.">Control architectures of galvanometer-based scanners for an increased precision and a faster response.</a> Proc of SPIE. 8925, 892500 (2014).</li><li>Farjad-rad, R., Member, S., Yang, C. K., Horowitz, M. A., Lee, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+0.4-+m+CMOS+10-Gb/s+4-PAM+Pre-Emphasis+Serial+Link+Transmitter.">A 0.4- m CMOS 10-Gb/s 4-PAM Pre-Emphasis Serial Link Transmitter.</a> IEEE J Solid-State Circuits. 34 (5), 580-585 (1999).</li><li>Buckwalter, J. F., Meghelli, M., Friedman, D. J., Hajimiri, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase+and+amplitude+pre-emphasis+techniques+for+low-power+serial+links.">Phase and amplitude pre-emphasis techniques for low-power serial links.</a> IEEE Journal of Solid-State Circuits. 41 (6), 1391-1398 (2006).</li><li>Le, S., Blow, K., Turitsyn, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Power+pre-emphasis+for+suppression+of+FWM+in+coherent+optical+OFDM+transmission.">Power pre-emphasis for suppression of FWM in coherent optical OFDM transmission.</a> Opt exp. 22 (6), 7238-7248 (2014).</li></ol>

Os autores não têm nada a revelar.

Este artigo apresenta um procedimento capaz de se expandir a faixa de freqüência de onda senoidal para alcançar alta precisão trajetória de rastreamento com controle PID. Porque a capacidade de resposta de um espelho galvanométrico é limitada pela sua inércia, é crítica a utilização de um espelho galvanométrico quando o caminho de controle é íngreme. No entanto, no presente estudo, é proposto um método para melhorar a especificação de controlo e, em seguida, o método provar a obtenção de resultados...

Vários actuadores ópticas e os métodos de controlo adequados para várias aplicações ópticas têm sido propostos e desenvolvidos 1, 2. Estes actuadores ópticos são capazes de controlar o trajecto óptico; espelhos galvanômetro especialmente oferecer um bom equilíbrio em termos de precisão, velocidade, mobilidade e custam 3, 4, 5. Na verdade, a vantagem oferecida pela velocidade e precisão de espelhos galvanométricos levou à realização de uma variedade de aplicações ópticas, tais como o de seguimento do alvo e desenho, de controlo de varrimento e de compensação 6, 7, 8, 9, 10 motion blur, 11, 12. No entanto, em nossa compensati motion-blur anteriorno sistema, um espelho galvanométrico utilizando um-integral-diferencial proporcional (PID) controlador fornecido um pequeno ganho; Por isso, foi difícil alcançar uma frequência mais elevada e uma velocidade mais rápida 11. Por outro lado, o controle PID é um método amplamente utilizado, uma vez que satisfaz um certo nível de precisão de acompanhamento 13. Uma variedade de métodos têm sido propostos para corrigir o ganho no controle PID. Como uma solução típica, PID parâmetro controle de sintonia é realizada manualmente. No entanto, é preciso tempo e habilidade especial para manter. Um método mais sofisticado, uma função de auto-ajuste para determinar automaticamente os parâmetros, foi proposto e é amplamente utilizado 14. A precisão de rastreamento para operações de alta velocidade é melhorada usando a função de auto-ajuste quando os proporcionais de valor ganho P aumenta. No entanto, isso também aumenta o tempo de convergência e de ruído na faixa de baixa velocidade. Por isso, a precisão de rastreamento não ét necessariamente melhorado. Embora um controlador de auto-ajuste pode ser ajustado para definir os parâmetros apropriados para controlo PID, o ajuste introduz um atraso devido à necessidade de obter os parâmetros adequados; portanto, é difícil adotar este método em aplicações em tempo real 15. Um controlador PID prolongado 16, 17 e um controlador de previsão estendida 18 foram propostos para estender o controlo PID geral e para melhorar o desempenho de rastreio de espelhos galvanométricos por uma variedade de caminhos de rastreio, tais como ondas triangulares, ondas em dente de serra, e ondas sinusoidais. No entanto, em tais sistemas, o sistema galvanómetro foi considerada como uma caixa preta, ao passo que foi necessário um modelo do sistema de controlo, e o sistema de controlo não foi considerada como uma caixa preta. Assim, esses métodos requerem que o seu modelo para cada espelho galvanometer ser atualizado. Além disso, embora Mnerie et al. validado o seu método de focusing em uma onda de saída detalhada e fase, sua pesquisa não incluem a atenuação de toda a onda. Na verdade, na nossa investigação anterior 11, o ganho foi significativamente reduzido quando a frequência sinusoidal era elevada, indicando, assim, a necessidade de compensar o ganho de toda a onda. Nesta pesquisa, o nosso procedimento para a compensação de ganho com controle PID 12 é baseado na técnica de pré-ênfase 19, 20, 21 -a método para melhorar a qualidade ou a velocidade de comunicação em comunicações de engenharia que permite a construção de um sistema experimental utilizando equipamentos existentes. A Figura 1 mostra a estrutura de escoamento. A técnica de pré-ênfase é capaz de obter antecipadamente o valor de saída desejada a partir de um valor de entrada, em que o controlo PID não é eficaz, mesmo se o espelho galvanométricoe seu controlador são considerados como caixas pretas. Isto lhes permite expandir a frequência e faixa de amplitude em que um ganho de 0 dB pode ser obtido sem ajustar os parâmetros de controle PID. Quando o ganho é amplificado, as características de resposta do espelho galvanométrico geralmente diferem em diferentes frequências, e, por conseguinte, é necessário para amplificar cada frequcia com coeficientes de amplificação. Assim, uma onda sinusoidal é adequado para a técnica de pré-ênfase, como existe apenas uma frequência em cada onda seno. Nesta pesquisa, porque nós aplicar a compensação de ganho para realizar a compensação de movimento-blur, o sinal de controle é limitado a varredura de onda senoidal, e o sinal de onda senoidal constitui uma única freqüência, ao contrário de outras ondas, como ondas triangulares e dente de serra. Além disso, o sinal de entrada para o espelho galvanométrico é actualizada imediatamente no próximo ciclo, devido à malha aberta após o pré-ênfase coeficientes são definidos. Em outras palavras, precisamos de to saber apenas o rácio input-to-output a considerar o controlador como uma caixa preta, e modelagem detalhada não é necessária. Esta simplicidade permite que nosso sistema para ser facilmente incorporado em aplicações. O objectivo global do presente método consiste em estabelecer um processo experimental de compensação de movimento-borrão como uma aplicação por compensação de ganho utilizando a técnica de pré-ênfase. dispositivos de hardware múltiplas são utilizados nestes processos, tais como um espelho galvanométrico, uma câmara, um transportador de correia, a iluminação, e uma lente. programas desenvolvidos pelo usuário de software Central escritos em C ++, também fazem parte do sistema. A Figura 2 mostra um esquema da montagem experimental. O espelho galvanométrico gira com uma velocidade angular com compensação de ganho, tornando assim possível avaliar a quantidade de borrão a partir das imagens.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Galvanometer mirror</td>
			<td style="width:71px;">GSI</td>
			<td style="width:119px;">M3s X axis</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Custom-made metal jig</td>
			<td style="width:71px;">ASKK</td>
			<td style="width:119px;">-</td>
			<td>With circular hole for galvanometer mirror</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Optical carrier</td>
			<td style="width:71px;">SIGMAKOKI</td>
			<td style="width:119px;">CAA-60L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Optical bench</td>
			<td style="width:71px;">SIGMAKOKI</td>
			<td style="width:119px;">OBT-1500LH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Oscilloscope</td>
			<td style="width:71px;">Tektronix</td>
			<td style="width:119px;">MSO 4054</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">AD/DA board</td>
			<td style="width:71px;">Interface</td>
			<td style="width:119px;">PCI-361216</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PC</td>
			<td style="width:71px;">DELL</td>
			<td style="width:119px;">Precision T3600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Galvanometer mirror servo controller</td>
			<td style="width:71px;">GSI</td>
			<td style="width:119px;">Minisax</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Lens</td>
			<td style="width:71px;">Nikkor</td>
			<td style="width:119px;">AF-S NIKKOR 200mm f/2G ED VR II&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">High-speed camera</td>
			<td style="width:71px;">Mikrotron</td>
			<td style="width:119px;">Eosens MC4083</td>
			<td>Discontinued, but sold as MC4087. The cable connection is different from MC4083</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Conveyor belt</td>
			<td style="width:71px;">ASUKA</td>
			<td style="width:119px;">-</td>
			<td>With a speed-control motor(BX5120A-A made by Oriental Motor), iron rubber belt(100-F20-800A-J made by NOK), and so on</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Printable tape</td>
			<td style="width:71px;">A-one</td>
			<td style="width:119px;">F20A4-6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Photographic texture</td>
			<td style="width:71px;">Shutterstock, Inc.</td>
			<td align="right" style="width:119px;">231357754</td>
			<td>Printed computer motherboard with microcircuit, close up</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Terminal block</td>
			<td style="width:71px;">Interface</td>
			<td style="width:119px;">TNS-6851B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">CoaXPress board</td>
			<td style="width:71px;">AVALDATA</td>
			<td style="width:119px;">APX-3664</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">MATLAB</td>
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gain-compensation methodology for a sinusoidal scan of a galvanometer mirror in proportional-integral-differential control using pre-emphasis techniques

espelhos galvanométricos são usados ​​para aplicações ópticas tais como o de seguimento do alvo, o desenho, e controlo de varrimento devido à sua elevada velocidade e precisão. No entanto, a capacidade de resposta de um espelho galvanométrico é limitada pela sua inércia; Assim, o ganho de um espelho galvanométrico é reduzida quando o caminho de controle é íngreme. Nesta pesquisa, propõe-se um método para estender a frequência correspondente utilizando uma técnica de pré-ênfase para compensar a redução de ganho de espelhos galvanométricos no caminho da onda de seno de acompanhamento usando controlo-integral-diferencial proporcional (PID). A técnica de pré-ênfase obtém um valor de entrada para um valor de saída desejado com antecedência. Aplicando este método para controlar o espelho galvanométrico, o ganho bruto de um espelho galvanométrico em cada frequência e amplitude para caminho-de onda sinusoidal de acompanhamento usando um controlador PID foi calculada. Onde o controle PID não é eficaz, mantendo um ganho de 0 dB para melhorar a precisão de rastreamento de trajetória, é possívelexpandir a gama de velocidades em que um ganho de 0 dB pode ser obtido sem ajustar os parâmetros de controle PID. No entanto, se houver apenas uma frequência, amplificação é possível com um único coeficiente de pré-ênfase. Portanto, uma onda sinusoidal é adequado para esta técnica, ao contrário de ondas triangulares e em dente de serra. Assim, podemos adotar uma técnica de pré-ênfase para configurar os parâmetros de antecedência, e não precisamos preparar modelos de controle de ativos adicionais e hardware. Os parâmetros são atualizados imediatamente no próximo ciclo por causa da malha aberta após os coeficientes de pré-ênfase está definido. Em outras palavras, a considerar o controlador como uma caixa preta, precisamos saber apenas o rácio input-to-saída e modelagem detalhada não é necessária. Esta simplicidade permite que nosso sistema para ser facilmente incorporado em aplicações. Nosso método usando a técnica de pré-ênfase para um sistema de compensação de movimento-borrão eo experimento realizado para avaliar o método são explicados.

Os resultados aqui apresentados foram obtidos usando uma placa de AD / DA e uma câmara. A Figura 1 mostra o processo da técnica de pré-ênfase; por conseguinte, é o núcleo de este artigo. Não é necessário definir os parâmetros do controle PID após o estado de inicialização; Assim, o processo on-line é significativamente simples. A Figura 10 mostra os resultados obtidos através da...

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Gain-compensation Methodology for a Sinusoidal Scan of a Galvanometer Mirror in Proportional-Integral-Differential Control Using Pre-emphasis Techniques

Propomos um método para estender a frequência correspondente utilizando uma técnica de pré-ênfase. Este método compensa a redução de ganho de um espelho galvanométrico no caminho da onda de seno de acompanhamento usando controlo-integral-diferencial proporcional.

Metodologia ganho de compensação para uma varredura senoidal de um espelho Galvanômetro em Proporcional-Integral-Diferencial de controle usando técnicas de pré-ênfase

Galvanometer mirrors are used for optical applications such as target tracking, drawing, and scanning control because of their high speed and accuracy. ...

gain-compensation-methodology-for-sinusoidal-scan-galvanometer-mirror

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8.5K visualizações.  University of Tokyo.  Propomos um método para estender a frequência correspondente utilizando uma técnica de pré-ênfase. Este método compensa a redução de ganho de um espelho galvanométrico no caminho da onda de seno de acompanhamento usando controlo-integral-diferencial proporcional. 

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Characterization of Electrode Materials for Lithium Ion and Sodium Ion Batteries Using Synchrotron Radiation Techniques

Intercalation compounds such as transition metal oxides or phosphates are the most commonly used electrode materials in Li-ion and Na-ion batteries. During insertion or removal of alkali metal ions, the redox states of transition metals in the compounds change and structural transformations such as phase transitions and/or lattice parameter increases or decreases occur. These behaviors in turn determine important characteristics of the batteries such as the potential profiles, rate capabilities, and cycle lives. The extremely bright and tunable x-rays produced by synchrotron radiation allow rapid acquisition of high-resolution data that provide information about these processes. Transformations in the bulk materials, such as phase transitions, can be directly observed using X-ray diffraction (XRD), while X-ray absorption spectroscopy (XAS) gives information about the local electronic and geometric structures (e.g.&#160;changes in redox states and bond lengths). In situ experiments carried out on operating cells are particularly useful because they allow direct correlation between the electrochemical and structural properties of the materials. These experiments are time-consuming and can be challenging to design due to the reactivity and air-sensitivity of the alkali metal anodes used in the half-cell configurations, and/or the possibility of signal interference from other cell components and hardware. For these reasons, it is appropriate to carry out ex situ experiments (e.g.&#160;on electrodes harvested from partially charged or cycled cells) in some cases. Here, we present detailed protocols for the preparation of both ex situ and in situ samples for experiments involving synchrotron radiation and demonstrate how these experiments are done.

We describe the use of synchrotron X-ray absorption spectroscopy (XAS) and X-ray diffraction (XRD) techniques to probe details of intercalation/deintercalation processes in electrode materials for Li-ion and Na-ion batteries. Both in situ and ex situ experiments are used to understand structural behavior relevant to the operation of devices

Caracterização de Materiais de Eletrodo de íons de lítio e íon sódio Baterias Utilizando Técnicas Synchrotron Radiation

Intercalation compounds such as transition metal oxides or phosphates are the most commonly used electrode materials in Li-ion and Na-ion batteries. ...

Engenharia

Proton Transfer and Protein Conformation Dynamics in Photosensitive Proteins by Time-resolved Step-scan Fourier-transform Infrared Spectroscopy

Monitoring the dynamics of protonation and protein backbone conformation changes during the function of a protein is an essential step towards understanding its mechanism. Protonation and conformational changes affect the vibration pattern of amino acid side chains and of the peptide bond, respectively, both of which can be probed by infrared (IR) difference spectroscopy. For proteins whose function can be repetitively and reproducibly triggered by light, it is possible to obtain infrared difference spectra with (sub)microsecond resolution over a broad spectral range using the step-scan Fourier transform infrared technique. With ~102-103 repetitions of the photoreaction, the minimum number to complete a scan at reasonable spectral resolution and bandwidth, the noise level in the absorption difference spectra can be as low as ~10-4, sufficient to follow the kinetics of protonation changes from a single amino acid. Lower noise levels can be accomplished by more data averaging and/or mathematical processing. The amount of protein required for optimal results is between 5-100 &#181;g, depending on the sampling technique used. Regarding additional requirements, the protein needs to be first concentrated in a low ionic strength buffer and then dried to form a film. The protein film is hydrated prior to the experiment, either with little droplets of water or under controlled atmospheric humidity. The attained hydration level (g of water / g of protein) is gauged from an IR absorption spectrum. To showcase the technique, we studied the photocycle of the light-driven proton-pump bacteriorhodopsin in its native purple membrane environment, and of the light-gated ion channel channelrhodopsin-2 solubilized in detergent.

Key steps of protein function, in particular backbone conformational changes and proton transfer reactions, often take place in the microsecond to millisecond time scale. These dynamical processes can be studied by time-resolved step-scan Fourier-transform infrared spectroscopy, in particular for proteins whose function is triggered by light.

Transferência de prótons e Proteína Conformação Dynamics em fotossensíveis Proteínas por Time-resolvido Passo-scan-Fourier Transform Infrared Spectroscopy

Monitoring the dynamics of protonation and protein backbone conformation changes during the function of a protein is an essential step towards ...

Atomic Force Microscopy of Red-Light Photoreceptors Using PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping

Atomic force microscopy (AFM) uses a pyramidal tip attached to a cantilever to probe the force response of a surface. The deflections of the tip can be measured to ~10 pN by a laser and sectored detector, which can be converted to image topography. Amplitude modulation or &#8220;tapping mode&#8221; AFM involves the probe making intermittent contact with the surface while oscillating at its resonant frequency to produce an image. Used in conjunction with a fluid cell, tapping-mode AFM enables the imaging of biological macromolecules such as proteins in physiologically relevant conditions. Tapping-mode AFM requires manual tuning of the probe and frequent adjustments of a multitude of scanning parameters which can be challenging for inexperienced users. To obtain high-quality images, these adjustments are the most time consuming.
PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping (PF-QNM) produces an image by measuring a force response curve for every point of contact with the sample. With ScanAsyst software, PF-QNM can be automated. This software adjusts the set-point, drive frequency, scan rate, gains, and other important scanning parameters automatically for a given sample. Not only does this process protect both fragile probes and samples, it significantly reduces the time required to obtain high resolution images. PF-QNM is compatible for AFM imaging in fluid; therefore, it has extensive application for imaging biologically relevant materials.
The method presented in this paper describes the application of PF-QNM to obtain images of a bacterial red-light photoreceptor, RpBphP3 (P3), from photosynthetic R. palustris in its light-adapted state. Using this method, individual protein dimers of P3 and aggregates of dimers have been observed on a mica surface in the presence of an imaging buffer. With appropriate adjustments to surface and/or solution concentration, this method may be generally applied to other biologically relevant macromolecules and soft materials.

A method for investigating the structure of a protein photoreceptor using atomic force microscopy (AFM) is described in this paper. PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping (PF-QNM) reveals intact protein dimers on a mica surface.

Microscopia de Força Atômica da Red-Light fotorreceptores Usando Mapeamento PeakForce Quantitative nanomecânicos Propriedade

Atomic force microscopy (AFM) uses a pyramidal tip attached to a cantilever to probe the force response of a surface. The deflections of the tip can be ...

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in industrialized countries. Here, the development of optical mesosensors/adsorbents (MSAs) for efficient recognition and selective recovery of Pd(II), Au(III), and Co(II) from urban mine was achieved. A simple, general method for preparing MSAs based on using high-order mesoporous monolithic scaffolds was described. Hierarchical cubic Ia3d wagon-wheel-shaped MSAs were fabricated by anchoring chelating agents (colorants) into three-dimensional pores and micrometric particle surfaces of the mesoporous monolithic scaffolds. Findings show, for the first time, evidence of controlled optical recognition of Pd(II), Au(III), and Co(II) ions and a highly selective system for recovery of Pd(II) ions (up to ~95%) in ores and industrial wastes. Furthermore, the controlled assessment processes described herein involve evaluation of intrinsic properties (e.g., visual signal change, long-term stability, adsorption efficiency, extraordinary sensitivity, selectivity, and reusability); thus, expensive, sophisticated instruments are not required. Results show evidence that MSAs will attract worldwide attention as a promising technological means of recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals.

Because of the importance and extensive use of palladium, gold and cobalt metals in high-technology equipment, their recovery and recycling constitute an important industrial challenge. The metal recovery system described herein is a simple, low-cost means for the effective detection, removal, and recovery of these metals from the urban mine.

Detecção e recuperação de paládio, do ouro e cobalto Metais da Mina Urbana Usando novos sensores / adsorventes Designados com poros em nanoescala em forma de roda de carroça

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

Study of Siphon Breaker Experiment and Simulation for a Research Reactor

Under the design conditions of a research reactor, the siphon phenomenon induced by pipe rupture can cause continuous outward flow of water. To prevent this outflow, a control device is required. A siphon breaker is a type of safety device that can be utilized to control the loss of coolant water effectively.
To analyze the characteristics of siphon breaking, a real-scale experiment was conducted. From the results of the experiment, it was found that there are several design factors that affect the siphon breaking phenomenon. Therefore, there is a need to develop a theoretical model capable of predicting and analyzing the siphon breaking phenomenon under various design conditions. Using the experimental data, it was possible to formulate a theoretical model that accurately predicts the progress and the result of the siphon breaking phenomenon. The established theoretical model is based on fluid mechanics and incorporates the Chisholm model to analyze two-phase flow. From Bernoulli&#39;s equation, the velocity, quantity, undershooting height, water level, pressure, friction coefficient, and factors related to the two-phase flow could be obtained or calculated. Moreover, to utilize the model established in this study, a siphon breaker analysis and design program was developed. The simulation program operates on the theoretical model basis and returns the result as a graph. The user can confirm the possibility of the siphon breaking by checking the shape of the graph. Furthermore, saving the entire simulation result is possible and it can be used as a resource for analyzing the real siphon breaking system.
In conclusion, the user can confirm the status of the siphon breaking and design the siphon breaker system using the program developed in this study.

The siphon breaking phenomenon was investigated experimentally and a theoretical model was proposed. A simulation program based on the theoretical model was developed and the results of the simulation program were compared with experimental results. It was concluded that the results of the simulation program matched the experimental results well.

Estudo do experimento de quebra de sifão e simulação para um Reactor de investigação

Under the design conditions of a research reactor, the siphon phenomenon induced by pipe rupture can cause continuous outward flow of water. To prevent ...

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape method or individual WS2 nanotubes by dispersing the suspension of WS2 nanotubes. The selected samples have been fabricated into devices by the use of the electron beam lithography and electrolyte is put on the devices. We have characterized the electronic properties of the devices under applying the gate voltage. In the small gate voltage region, ions in the electrolyte are accumulated on the surface of the samples which leads to the large electric potential drop and resultant electrostatic carrier doping at the interface. Ambipolar transfer curve has been observed in this electrostatic doping region. When the gate voltage is further increased, we met another drastic increase of source-drain current which implies that ions are intercalated into layers of WS2 and electrochemical carrier doping is realized. In such electrochemical doping region, superconductivity has been observed. The focused technique provides a powerful strategy for achieving the electric-filed-induced quantum phase transition.

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

Here, we present a protocol to control the carrier number in solids by using the electrolyte.

Campo elétrico controle de Estados eletrônicos em WS2 nanodispositivos por retenção de eletrólitos

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape ...

Simultaneous Measurement of Turbulence and Particle Kinematics Using Flow Imaging Techniques

Numerous problems in scientific and engineering fields involve understanding the kinematics of particles in turbulent flows, such as contaminants, marine micro-organisms, and/or sediments in the ocean, or fluidized bed reactors and combustion processes in engineered systems. In order to study the effect of turbulence on the kinematics of particles in such flows, simultaneous measurements of both the flow and particle kinematics are required. Non-intrusive, optical flow measurement techniques for measuring turbulence, or for tracking particles, exist but measuring both simultaneously can be challenging due to interference between the techniques. The method presented herein provides a low cost and relatively simple method to make simultaneous measurements of the flow and particle kinematics. A cross section of the flow is measured using a particle image velocimetry (PIV) technique, which provides two components of velocity in the measurement plane. This technique utilizes a pulsed-laser for illumination of the seeded flow field that is imaged by a digital camera. The particle kinematics are simultaneously imaged using a light emitting diode (LED) line light that illuminates a planar cross section of the flow that overlaps with the PIV field-of-view (FOV). The line light is of low enough power that it does not affect the PIV measurements, but powerful enough to illuminate the larger particles of interest imaged using the high-speed camera. High-speed images that contain the laser pulses from the PIV technique are easily filtered by examining the summed intensity level of each high-speed image. By making the frame rate of the high-speed camera incommensurate with that of the PIV camera frame rate, the number of contaminated frames in the high-speed time series can be minimized. The technique is suitable for mean flows that are predominantly two-dimensional, contain particles that are at least 5 times the mean diameter of the PIV seeding tracers, and are low in concentration.

The technique described herein offers a low cost and relatively simple method to simultaneously measure particle kinematics and turbulence in flows with low particle concentrations. The turbulence is measured using particle image velocimetry (PIV), and particle kinematics are calculated from images obtained with a high-speed camera in an overlapping field-of-view.

Medição simultânea de turbulência e cinemática das partículas usando o fluxo de imagens técnicas

Numerous problems in scientific and engineering fields involve understanding the kinematics of particles in turbulent flows, such as contaminants, marine ...

Microfluidic Fabrication Techniques for High-Pressure Testing of Microscale Supercritical CO2 Foam Transport in Fractured Unconventional Reservoirs

Pressure limitations of many microfluidic platforms have been a significant challenge in microfluidic experimental studies of fractured media. As a result, these platforms have not been fully exploited for direct observation of high-pressure transport in fractures. This work introduces microfluidic platforms that enable direct observation of multiphase flow in devices featuring surrogate permeable media and fractured systems. Such platforms provide a pathway to address important and timely questions such as those related to CO2 capture, utilization and storage. This work provides a detailed description of the fabrication techniques and an experimental setup that may serve to analyze the behavior of supercritical CO2 (scCO2) foam, its structure and stability. Such studies provide important insights regarding enhanced oil recovery processes and the role of hydraulic fractures in resource recovery from unconventional reservoirs. This work presents a comparative study of microfluidic devices developed using two different techniques: photolithography/wet-etching/thermal-bonding versus Selective Laser-induced Etching. Both techniques result in devices that are chemically and physically resistant and tolerant of high pressure and temperature conditions that correspond to subsurface systems of interest. Both techniques provide pathways to high-precision etched microchannels and capable lab-on-chip devices. Photolithography/wet-etching, however, enables fabrication of complex channel networks with complex geometries, which would be a challenging task for laser etching techniques. This work summarizes a step-by-step photolithography, wet-etching and glass thermal-bonding protocol and, presents representative observations of foam transport with relevance to oil recovery from unconventional tight and shale formations. Finally, this work describes the use of a high-resolution monochromatic sensor to observe scCO2 foam behavior where the entirety of the permeable medium is observed simultaneously while preserving the resolution needed to resolve features as small as 10 &#181;m.

Microfluidic Fabrication Techniques for High-Pressure Testing of Microscale Supercritical CO2 Foam Transport in Fractured Unconventional Reservoirs

This paper describes a protocol along with a comparative study of two microfluidic fabrication techniques, namely photolithography/wet-etching/thermal-bonding and Selective Laser-induced Etching (SLE), that are suitable for high-pressure conditions. These techniques constitute enabling platforms for direct observation of fluid flow in surrogate permeable media and fractured systems under reservoir conditions.

Técnicas de fabricação microfluidica para testes de alta pressão do transporte de espuma de CO2 supercrítica de microescala em reservatórios não convencionais fraturados

Pressure limitations of many microfluidic platforms have been a significant challenge in microfluidic experimental studies of fractured media. As a ...

Manufacturing, Control, and Performance Evaluation of a Gecko-Inspired Soft Robot

This protocol presents a method for manufacturing, control, and evaluation of the performance of a soft robot that can climb inclined flat surfaces with slopes of up to 84&#176;. The manufacturing method is valid for the fast pneunet bending actuators in general and might, therefore, be interesting for newcomers to the field of actuator manufacturing. The control of the robot is achieved by means of a pneumatic control box that can provide arbitrary pressures and can be built by only using purchased components, a laser cutter, and a soldering iron. For the walking performance of the robot, the pressure-angle calibration plays a crucial role. Therefore, a semi-automated method for the pressure-angle calibration is presented. At high inclines (&#62; 70&#176;), the robot can no longer reliably fix itself to the walking plane. Therefore, the gait pattern is modified to ensure that the feet can be fixed on the walking plane.

This protocol provides a detailed list of steps to be performed for the manufacturing, control and evaluation of the climbing performance of a gecko-inspired soft robot.

Avaliação de fabricação, controle e desempenho de um robô macio inspirado em gecko

This protocol presents a method for manufacturing, control, and evaluation of the performance of a soft robot that can climb inclined flat surfaces with ...

Computer Numerical Control Micromilling of a Microfluidic Acrylic Device with a Staggered Restriction for Magnetic Nanoparticle-Based Immunoassays

Microfluidic systems have greatly improved immunoassay techniques. However, many microfabrication techniques require specialized, expensive, or complicated equipment, making fabrication costly and incompatible with mass production, which is one of the most important preconditions for point-of-care tests (POCT) to be adopted in low-resource settings. This work describes the fabrication process of an acrylic (polymethylmethacrylate, PMMA) device for nanoparticle-conjugated enzymatic immunoassay testing using the computer numerical control (CNC) micromilling technique. The functioning of the microfluidic device is shown by performing an immunoassay to detect a commercial antibody using lysozyme as a model antigen conjugated to 100 nm magnetic nanoparticles. This device integrates a physical staggered restriction of only 5 &#181;m in height, used to capture magnetic microparticles that make up a magnetic trap by placing an external magnet. In this way, the magnetic force on the immunosupport of conjugated nanoparticles is enough to capture them and resist flow drag. This microfluidic device is particularly suitable for low-cost mass production without the loss of precision for immunoassay performance.

Microfluidics is a powerful tool for the development of diagnostic tests. However, expensive equipment and materials, as well as laborious fabrication and handling techniques, are often required. Here, we detail the fabrication protocol of an acrylic microfluidic device for magnetic micro- and nanoparticle-based immunoassays in a low-cost and simple-to-use setting.

Microfresagem de Controle Numérico Computacional de um Dispositivo Acrílico Microfluídico com uma Restrição Escalonada para Imunoensaios Magnéticos Baseados em Nanoppartículas