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  • 斯坦福/伯克利第三期暑期學術課程

  • 工程導論:李培根院士

  • 科學思維與研究方法:國家教學名師 余龍江教授

2018密蘇里科技大學EMC LAB 暑期實習(9)

作者:時間:2018-09-20點擊數:編輯:劉艷紅

綜述篇

本周是2018年華中科技大學同學來密蘇里科技大學 EMC LAB進行暑期實習的第九周。時間過得真快,還剩一個月就要回國了。這邊實習的氛圍很好,特別是mentor都很負責很有耐心地指導我們完成項目神灯彩票注册返点高。每個人都有自己的任務,堅守在自己的“崗位”上。LAB里的學長學姐們都很忙,除了自己的項目任務,還要去學院上課神灯彩票注册返点高,有時我們也會跟著學長學姐一起去蹭課神灯彩票注册返点高,感覺很不錯神灯彩票注册返点高。另外神灯彩票注册返点高,有時也會跟著學長學姐去健身房運動,算是一種調節神灯彩票注册返点高,因為平常也不用怎么走路,有適當的運動會讓自己的狀態更好。

個人篇

文 | 張中洋

由繁入簡的一周。

本周的主要任務是構建基于強化學習算法PolicyGradient的針對Toy Problem的健壯代碼以及之前項目論文的繼續。下一個任務將是基于強化學習的PCB板過孔及電容的數目、位置、大小等參數的優化,我和張嶺學長準備首先采用Policy Gradient算法對一些簡單函數寫一個示例代碼,以確保后續研究的可行性。由于之前已經有了大量的相關編程經驗,整個過程也進行的十分平穩而順利,目前已經基本完成了所有的代碼框架構建工作并得到了一部分 可人的測試結果神灯彩票注册返点高。其實之前并沒有正式接受過深度強化學習的項目,所以從學習基礎理論知識到親自動手實踐,甚至做出相當的優化的這個過程還是十分令人享受的。其中也發現了深度強化學習和傳統深度學習的一些極大不同之處神灯彩票注册返点高,如score并不像深度學習的loss一般整體上四平八穩的下降,而是像是有著周期性上升下降規律的波形一般起伏不定;又如模型的設計本身不是最重要的部分了神灯彩票注册返点高,而對于reward這個新的變量的定義和整體策略的制定更加重要。

           

單論編程方面,我的代碼風格從剛開始入門機器學習時的簡陋和不完備到之前一段時間的事無巨細神灯彩票注册返点高、極力做到縝密但卻又失之簡約和易懂的特性神灯彩票注册返点高,再到最近的層層封裝神灯彩票注册返点高神灯彩票注册返点高,充分使用Python的各種高級特性神灯彩票注册返点高,在保證了縝密性和完備性的同時漸漸做到了最大程度的解耦合和易讀性,這些變化讓我感到十分開心。是可謂由簡入繁易神灯彩票注册返点高,由繁入簡難神灯彩票注册返点高。如果說由簡入繁是較為單純的經驗和代碼積累,那么由繁入簡則是在對高級用法的理解的基礎上的再次進化了。

有趣的是我發現Pytorch在今年4月更新版本之后引入了許多新的特性,這些新特性無疑再次提高了其易用程度神灯彩票注册返点高,在代碼對各種設備的兼容性方面也做出了顯著的提升,希望Pytorch和Python能越來越好!

論文也終于進入了修改階段,希望下周能給出一版像樣的稿子交由老師修改。

文|馬富為

在周一和sponsor開會之后,決定直接用真正的ECU和cable harness來進行測量。這是我們真正的setup:

     

因為裝置的限制神灯彩票注册返点高,之前通過并聯電容來獲得不同電容值的方法不再適用。而且并聯的瓷片電容在頻率較高的情況下也會產生電感,影響元器件自身的阻抗值,獲得結果也不太準確。于是我們決定通過加入介質的方法來改變電容值。最簡單的就是在ECU和地極板之間墊入A4紙神灯彩票注册返点高,通過改變A4紙的厚度神灯彩票注册返点高,來調節電容值。

這是測量的原理圖:

     

在setup布置完成后,我們將在周末以及下周進行數據測量神灯彩票注册返点高,得到電流的分布,并分析數據神灯彩票注册返点高。

文|李姜帥

1.  BSS項目進展

在上周,我完成了frequency domain的內容,這周神灯彩票注册返点高,我們迎來了time domain的挑戰?;貞浬弦恢?,我們frequency domain的具體流程是:

Scanning antennaèmoves in one position——>two sources——>mixed signals——>VNA——>get center frequency value——>1601 times (1601 values)——>BSS——>separation results——>Phase-Resolved——>resolved results——>moves to next position (totally 50 positions)

在time domain,我們的流程為:

Scanning antennaèmoves in one position——>two sources——>mixed signals——>oscilloscope (ch1 and ch2)——>single——>get the data of the screen——>do FFT——> get reference frequency value——>repeat single 200 times (200 values)——>BSS——>separation results——>Phase-Resolved——>resolved results——>moves to next position (totally 10 positions)

在控制scope自動讀數據和single上百次的過程中,遇到了很多問題:十進制或者二進制讀數據、reference source的選擇、數據轉換神灯彩票注册返点高、scale和sweep time和resolution time的處理神灯彩票注册返点高、data buffer size大小的選擇等等;在小彭的code里有scope和SONY public device的IP連接基礎下,我調試scope的進程還算順利。但是,后面做FFT的過程實在非常艱辛,一開始做的是和scope一屏數據量相等的等點N的FFT,但是從Matlab畫出的spectrum來看,peak十分明顯而且peak周圍沒有任何具有明顯信息量的頻譜點神灯彩票注册返点高,mixed signal的spectrum的兩個peak分的特別明顯,不能提取到混合頻譜點的信息。所以,我重新仔細復習了一遍DSP之后神灯彩票注册返点高,再用MATLAB仿真了幾個FFT的幾個cases之后:

     

決定對原始數據補零處理,即將原始的采樣數據末端補上127*N個0神灯彩票注册返点高,從而補成一個新的采樣數據,數據的長度為原來的128倍,一共128*N個數據點神灯彩票注册返点高,再對這個重組數據做等點FFT,在single5次之后神灯彩票注册返点高,做的5個FFT圖如下:

     

很明顯,bandwidth因為補零的影響,peak峰被拉得很寬神灯彩票注册返点高,淹沒了兩個mixed signals的frequency peak,達到我們需要的結果。(在mixed 2 spectrum里,peak中間有一個小小的下降峰神灯彩票注册返点高,是mixed signals不同的time信息的結果神灯彩票注册返点高,是正常和已預測到的表現)。下圖是resolved result結果:

           

從結果上看神灯彩票注册返点高,結果沒有frequency domain那么好,而且很多點比較混亂。不過Victor表示這個結果還算match的上(話語中透露出他本來就不相信能成功???)然后我從反推回每個步驟神灯彩票注册返点高,發現在BSS的環節出了很大的問題:

     

從magnitude我們可以看出兩個信號的相關性非常的高(phase在這里是random的,因為每次single的時間是random的,所以phase沒有frequency domain里面那么規律,但是這不會影響BSS 和Resolved-Phase的結果)神灯彩票注册返点高,兩個信號相關性非常高就會導致BSS失敗神灯彩票注册返点高,在結果繪制的Lissajous圖里神灯彩票注册返点高,可以明顯看到separated的點沒有匯聚到和source一樣的矩形里神灯彩票注册返点高,說明BSS失敗了神灯彩票注册返点高,這也可以解釋為什么resolved result會這么差。接下來神灯彩票注册返点高,Victor要我們用filter來做

Simulation,即用四個不同的filter來作用于信號神灯彩票注册返点高,信號的peak應該在作用濾波器的過渡帶上:

     

這樣就可以模擬出空氣中接收天線和源之間的radiation。并且要自己用MATLAB模擬出兩個信號,再模擬出scope的流程,模擬出和實際測量方式一樣而得到的數據,simulation結果和實際測量結果相差無幾,即mixed信號是高度相關的,而且BSS是失敗的神灯彩票注册返点高。至此,time domain遇到了瓶頸,希望下個星期繼續加油神灯彩票注册返点高,但是不要再熬夜搞通宵神灯彩票注册返点高,會死人的神灯彩票注册返点高。

2.  生活:央央日殤,圃圃扶桑

     

文|彭哲坤

慢工出細活,這一周專心致志地把整個機械結構都搭建起來,算是階段性完成了我的任務,接下來用幾天的時間調試好各部分運行時間神灯彩票注册返点高,就可以完全自動化測試了。

先說下這段時間做了什么事情神灯彩票注册返点高,之前一直被馬達會無緣無故轉動這個問題困擾著,后面開始逐步排查:硬件部分接線正確,元器件正常工作,電路模塊之間沒有影響,轉到軟件部分發現每個模塊單獨工作時正常。最后回到了我最自信的軟件部分,通過斷點調試發現自己在每個模塊之間加的復位操作持續時間過長神灯彩票注册返点高,而每次復位都會讓Arduino的每一個數字引腳都發出1的信息,結果導致馬達在兩個指令之間會無緣無故轉動神灯彩票注册返点高??磥碜约簩ψ约很浖寄芴^自信了,最終反而栽在了自己的拿手處,所幸最后還是解決了這個很小但是很影響性能的問題。

這一周接觸了3D打印技術,使用CST搭建一個固定用的元器件的3D模型,調好形狀和參數,就可以拿到ESDEMC(和實驗室只隔了一道墻的公司)去進行打印。Javad和我一起完成的這份打印神灯彩票注册返点高神灯彩票注册返点高,但說到底還是自己經驗不足而導致把時間浪費在來回跑上。3D模型搭建好以后在自己電腦上的CST顯示正常,但是拿到了ESDEMC那開始打印的時候就發現有問題。仔細排查后發現其實是因為在不同軟件上的邊緣算法不同,結果有些許差異,導致了在底面擬合的時候出錯神灯彩票注册返点高,然后軟件的自動修復功能又把它修得十分怪異。但是打印出來還是一樣的,因為底層只是單純的一層而已神灯彩票注册返点高,很容易處理。精密的3D打印機很吸引我,花了一個小時盯著它看它的構造和運行方式神灯彩票注册返点高,其本身就是不斷地牽引著3D打印材料將其融化然后在板上點上材料,一點點“壘”起來神灯彩票注册返点高,關鍵在于從3D模型到打印機運行軌跡的映射。

     

3D模型(半圓柱的底部因算法原因變得扭曲)

     

3D打印機

浙大的同學完成了他們的答辯并啟程回國了。他們的答辯非常出色神灯彩票注册返点高,覆蓋面廣,點也很精。上周周六晚上在他們家一起聚會神灯彩票注册返点高,一起展現著“狼人殺”中的智與謀,我無法作為一匹“狼”潛伏在好人中,但是我擅長以“平民”角度去挖出間諜。雖然最后還是免不了離別的情緒,但是想到我們終究要為自己而拼搏努力,有緣終相逢神灯彩票注册返点高。

     

在1309(浙大同學家)一起狼人殺

文|張秀珍

這周我的工作主要是完成對放射源的工作頻率和工作功率的測量,我們首先在最簡單的環境下神灯彩票注册返点高,測量不同天線和不同信號產生源的工作狀態,選取最好工作狀態的天線和信號產生源神灯彩票注册返点高。在確定這些之后,我們將原先做的木柜整體倒放在地上,使用泡沫作為一個界面,在泡沫上確定固定的4*4柵格,將接收天線放在每個小格上,并設定泡沫離柜子的距離,將放射天線固定在某一個位置并保持全程不變,測得每個格子上接收天線在固定的頻率下的接收功率。按照原理來說,泡沫離柜子的距離越遠,接收天線在水平面上離放射天線越遠,測得的功率越小神灯彩票注册返点高,但是實際中有些數據卻違背了這一個想法神灯彩票注册返点高,所以仍然需要繼續探索和測試一下神灯彩票注册返点高。關于另外的一個項目,由于CUDA和GPU的相關性質,原理上來說在跑多個斷線情況下的故障潮流計算時神灯彩票注册返点高,對于每一種情況所使用的平均時間應該越來越短并趨于穩定,因為在同時調用相同的內存時可以節省一定的時間,但是這一想法需要得到驗證。通過寫sheet腳本調用代碼自動運行得到不同情況下的數據,可以驗證這一個想法是正確的。下圖便是結果。

     

除此之外,導師希望我能把這一個代碼寫一個文檔來使得其他人能夠很好的理解并運行這個代碼,于是我決定自己寫一個網頁來使得多個代碼文件能夠同時展示,讓其他人能夠更好的理解,目前這個網站剛剛搭建起來,效果如下圖所示。

     

文|徐揚

Automatic tribo-charging test system

在周一的例會上,發現之前有個測試的步驟錯了,導致實驗數據不可用。本應該把pad和殼單獨進行分離并測試其產生的靜電電量的,可是我誤以為摩擦材料也需要在測試中作為變量,于是先把DUT(pad和殼的組合)放在材料上后再進行分離測試電量。由于在進行靜電消除后仍殘留一定的摩擦電荷,會再DUT上產生感應電荷神灯彩票注册返点高,雖然很小,但對實驗影響很大(因為pad和殼分離過程中產生的電荷量也是很小的)。小帕教授在生活中很和藹神灯彩票注册返点高,有時還用中文跟我們打趣,但在科研過程中非常嚴肅神灯彩票注册返点高神灯彩票注册返点高,對數據中的小錯誤,零容忍神灯彩票注册返点高,連續問了我好幾個關于如何得到實驗結果的問題神灯彩票注册返点高,終找到問題所在。

Lab里常有的段子就是,學長們在做測試時有時要“躲著”小帕教授 (Dr. Pommerenke): 不管是哪個學生,小帕教授看到你在做測試,或者在setup什么的神灯彩票注册返点高,總會湊上來,“what are you doing?”, “why do you do that?”如果你不能在簡短的幾句話里說清楚,那么后果很嚴重~要么是連續幾個“why”,或者直接逮你去見你的導師,總之要把你做的事及目的弄清楚不可神灯彩票注册返点高。如果覺得你的setup有些地方不對,那么“I won’t do that”,直接上筆給你畫框圖神灯彩票注册返点高神灯彩票注册返点高,或者幫著你一起setup,有時甚至拆了讓你重新按照他的想法setup。有種錯覺,就是lab里的學生都是小帕的學生 ̄▽ ̄ 或許你覺得他有些“獨斷”了,然而事實證明大部分情況下他都是對的。他總是有很多奇怪的idea,我有時也質疑這些idea – “Yeah, the ideas are strange, but they’re right, most of the time” (answers from Sameer).

測了下pad與背包摩擦后pad金屬殼表面靜電電壓,發現也能達到6kv,也算是不小了?神灯彩票注册返点高;A測試也做得差不多了,估計下周五機械臂能到,很期待ヽ( ̄▽ ̄)?。

Common mode choke

上周已確定電感磁環在各方向上大小基本一致的,然而lab現有的器材不能進行精確的值的測量,所以我們需要進行探究,找到一個適當的范圍,也就是說我們的測量精確度只要在這個范圍內就可以了,而不要在實驗精確性上鉆牛角尖神灯彩票注册返点高。

于是我們在CST模型中進行掃描,縮小范圍。

在之前的測量結果中,我們發現在100MHz附近有諧振神灯彩票注册返点高,初步猜想其是由于銅板和電感的耦合產生的,并用ADS電路模型進行仿真神灯彩票注册返点高。在電路中主要調節銅板和電感磁環的耦合電容及耦合系數 – 設定相關端口的開路|短路情況并進行調參得到參數值。

 

可是ADS仿真不能再現100Mhz時的諧振,我們懷疑可能是電感產生了傳輸線效應而引起了此諧振,后期需要對電感磁環進行近場掃描,并對仿真電路中的電流神灯彩票注册返点高、電壓進行分析



來判斷耦合機理。

 



                              
                                                   


浙大的小伙伴們已經回國了,想念一起玩耍的日子神灯彩票注册返点高。

 

文|王曉纖

這周我閱讀了有關aluminum electrolytic capacitor和metalized polyester film建模的資料。對于metalized polyester film神灯彩票注册返点高,用普通的RLC串聯電路建模,在低頻段吻合地較好,但是在10M后,仿真的impedance比實際測量的impedance要高。對于metalized polyester film,我嘗試用一種經典的模型建模神灯彩票注册返点高,即RLC串聯,再串聯上一個C和R的并聯電路神灯彩票注册返点高。我還沒找到有關文獻描述這兩個元件在電路中代表什么含義,以及怎么從測量數據中求值,所以我只是嘗試在ads中tune這幾個元件值。這種類型的電容比較特殊,在低頻時的相位并不是-90°,而是約-10°,而且目前我也沒有找到有關論文有類似的測量曲線。在下周神灯彩票注册返点高,我需要再查看DUT中這種類型的數據手冊以及有關建模的論文。

在上周,有一個普通類型的電容建模效果不理想,這周我重新建模,發現在ads和matlab中看到諧振頻率不一樣。因為ads是直接導入S1P文件自動畫圖神灯彩票注册返点高,而matlab中我們是調用函數整理S1P數據手動畫圖神灯彩票注册返点高,那問題應該是出在matlab代碼上。我查看自己代碼的時候,發現畫這個電容的圖像時,用的頻率變量是另外一個電容的神灯彩票注册返点高,所以導致諧振頻率不對神灯彩票注册返点高,自己由諧振頻點推算出的電路模型元件的值也不對。在修改代碼,重新計算后,仿真電路和測量數據吻合地較好。

在周四小帕教授的組會上,他布置給我了一個新任務,尋找ferrite的conductivity vs. frequency的相關資料。在周五我初步查了下之前看過的數據手冊和論文,提到conductivity大多是thermal conductivity,而不是小帕教授想知道的electric conductivity。我和小帕教授反映了一下這資料很難找,很多都是thermal conductivity。小帕教授說所以你得多找找……

文|楊光

本周工作主要是將掃描到的平面轉為用戶所需要的新的三維空間神灯彩票注册返点高,主要工作是連接kinetic實時進行待測物體(DUT)掃描神灯彩票注册返点高,得到一個有限時間段內的三維圖像。用戶任意選擇三個點形成一個新的平面神灯彩票注册返点高,dipole設置在其中一個點上神灯彩票注册返点高,做新的平面的電場強度色譜圖神灯彩票注册返点高。其中遇到了一些問題,最嚴重的問題是對Victor所需要的需求理解有誤神灯彩票注册返点高,導致多次與Victor和少輝溝通,耽誤很多時間。最后結果如下,由于不會解釋坐標轉換的專業術語神灯彩票注册返点高,于是我畫圖解釋??礃幼右彩且粋€不錯的選擇。

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周五晚上,跟數學學院胡老師神灯彩票注册返点高神灯彩票注册返点高,IE工程學院孫老師,ECE的直系學長張老師去圣詹姆斯吃法餐,聽到了很多關于申請學習學術生活的建議和故事。我將以他們為榜樣堅持努力做下去,爭取下次見面的我們都會有不一樣的新身份。

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周末是兄弟會一年一度的GREEK WEEK,已經是第56屆啦。神灯彩票注册返点高。名字的由來是因為兄弟會姐妹會都由希臘字母構成,所有的兄弟會姐妹會都被校車帶到一個公共空曠的地方開party.但是周六是一些運動比賽晚上會連著開一周party.周末在圣路易斯會有一年一度的熱氣球節。

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文|彭年

這周在做test,感覺自己像一個手工業制作者神灯彩票注册返点高,自從上次用木板做了箱子之后神灯彩票注册返点高,已經對David的奇思妙想見怪不怪了。手動制作了四根柱子神灯彩票注册返点高,搭建了一個測量EMI的實驗平臺神灯彩票注册返点高,然后就開始網格測量神灯彩票注册返点高,一格一格手動挪動神灯彩票注册返点高,拍寬帶信號的波形,記錄頻率。

在EMC lab待著有個最大的感受就是自己動手,豐衣足食。就比如說神灯彩票注册返点高,做measurement的時候,示波器收不到信號,怎么辦,檢查各個儀器,首先看線的螺絲是否都擰緊神灯彩票注册返点高,擰好后再檢查各種儀器。最常見的就是檢查cable神灯彩票注册返点高,拿去VNA上看是否work。信號源不能產生信號,就換一臺神灯彩票注册返点高,lab中可以找到各種儀器的替代品。天線不工作的話,就拿去修一修神灯彩票注册返点高,焊一焊。本來做個實驗也沒多久,主要是狀況百出神灯彩票注册返点高,需要解決問題。在搭建實驗平臺所需要的各種物品中,僅僅是選擇材料,選擇發射源,選擇天線就嘗試了很久,因為有很多情況都需要自己去修理。一些小部件還要自己手工制作。

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實驗平臺

測數據時,總是很多因數神灯彩票注册返点高,怎么調參數都無法得到想要的數據神灯彩票注册返点高,把數據給mentor 看之后,經常會說looks strange!然后又重新測一遍,直到測到數據過關神灯彩票注册返点高神灯彩票注册返点高。怎么說呢,網格測量這種事,特別是roughly measure神灯彩票注册返点高,測得數據總有幾dbm的誤差,這些都還在允許的范圍內神灯彩票注册返点高。但是在網格邊緣進行測量時,信號強度很微弱,得到的數據就比較差強人意。

狀態估計中只實現了系統中數據的計算,并沒有完成bad data 的檢測。由于輸入數據的格式是確定的,fake data。在進行輸入運算之前需檢測數據結構是否正確。由于實現數學公式本身的問題,有些輸入的數據都無法得到解,這不是算法的問題,而是在數學上本就無法實現。

 

 

常用系統與鏈接/LINK

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