靈敏度的案例
[NEWSLETTER] 特殊光柵的光譜靈敏度和角靈敏度
例如，全息體光柵和諧振波導(dǎo)光柵以其對(duì)波長(zhǎng)和入射角的靈敏度而聞名。由于這些特性，它們常常被應(yīng)用于光學(xué)計(jì)量學(xué)中。在VirtualLab Fusion中，我們分析了這兩種類型的光柵，特別檢查了他們的光譜靈敏度和角靈敏度。
全息生成的體光柵的嚴(yán)格模擬
用傅里葉模態(tài)法對(duì)全息體光柵進(jìn)行了分析。給出了光譜和角特性。
諧振波導(dǎo)光柵的嚴(yán)格分析
我們?cè)赩irtualLab Fusion中的使用傅里葉模態(tài)法（FMM/RCWA）對(duì)諧振波導(dǎo)光柵進(jìn)行了嚴(yán)格的分析，并演示了如何用聚焦高斯光束檢驗(yàn)諧振效應(yīng)。
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展開 特殊光柵的光譜靈敏度和角靈敏度
例如，全息體光柵和諧振波導(dǎo)光柵以其對(duì)波長(zhǎng)和入射角的靈敏度而聞名。由于這些特性，它們常常被應(yīng)用于光學(xué)計(jì)量學(xué)中。在VirtualLab Fusion中，我們分析了這兩種類型的光柵，特別檢查了他們的光譜靈敏度和角靈敏度。
全息生成的體光柵的嚴(yán)格模擬
用傅里葉模態(tài)法對(duì)全息體光柵進(jìn)行了分析。給出了光譜和角特性。
諧振波導(dǎo)光柵的嚴(yán)格分析
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展開 在 COMSOL 中進(jìn)行靈敏度分析
在 COMSOL Multiphysics? 軟件中進(jìn)行靈敏度分析理解這種關(guān)系的一種方法。今天，我們將展示如何在一個(gè)承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷的桁架塔中使用 COMSOL 軟件的靈敏度研究步驟進(jìn)行分析。
什么是靈敏度分析？
如果你曾經(jīng)對(duì)更改模型中某個(gè)參數(shù)的影響進(jìn)行過研究，那么基本上你已經(jīng)對(duì)該參數(shù)進(jìn)行了靈敏度分析。這些參數(shù)可以是材料特性、載荷或幾何距離。在兩種情況下，對(duì)靈敏度進(jìn)行研究很重要：
你需要描述響應(yīng)對(duì)輸入數(shù)據(jù)的不確定性的敏感程度；例如，制造容差或材料特性
你需要更改參數(shù)來提高設(shè)計(jì)的性能，并希望找出最有效地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的更改
顯然，如果參數(shù)擾動(dòng)很大，響應(yīng)的改變會(huì)更大，因此將所測(cè)量的任何變化除以參數(shù)擾動(dòng)的大小，來獲得標(biāo)準(zhǔn)化的靈敏度測(cè)量值是有意義的。然后，再將這個(gè)歸一化的數(shù)字與以相同方式計(jì)算的其他參數(shù)的類似數(shù)字進(jìn)行比較，假設(shè)這些參數(shù)在某種程度上是等效的并且具有相同的單位。
這種（或多或少通過手動(dòng)進(jìn)行的）靈敏度分析稱為前向差分分析 ，其計(jì)算成本與參數(shù)數(shù)量成正比。它最適用于參數(shù)數(shù)量較少的情況。然而，選擇參數(shù)擾動(dòng)的大小可能有點(diǎn)棘手，因?yàn)樗仨氉銐虼笠员苊鈹?shù)值噪聲，并且應(yīng)足夠小以避免非線性效應(yīng)。
你可以通過增加和減少參數(shù)來獲得所謂的中心差分來提高分析的準(zhǔn)確性，如下圖所示。從計(jì)算的角度來看，這需要花費(fèi)2倍的時(shí)間，因?yàn)槟惚仨殞?duì)兩個(gè)新的參數(shù)值而不是一個(gè)新值來評(píng)估模型。
在數(shù)學(xué)上，靈敏度可以看成是對(duì)一個(gè)或多個(gè)輸入?yún)?shù)的求導(dǎo)結(jié)果。上述我們討論的兩種方法是最常見的近似求導(dǎo)法。
可以使用靈敏度分析以及正向或中心差分相結(jié)合的方法來計(jì)算曲線的斜率。
然而，靈敏度分析是 COMSOL Multiphysics 中的內(nèi)置功能，因此你無需自行擾動(dòng)參數(shù)。你可以使用伴隨靈敏度分析來避免一些相關(guān)數(shù)值參數(shù)帶來的參數(shù)擾動(dòng)，結(jié)果以單一線性解的代價(jià)來計(jì)算靈敏度。
展開 基于靈敏度分析的白車身尺寸優(yōu)化
圖22 目標(biāo)函數(shù)的設(shè)定
按照上述流程設(shè)置好之后在Optistruct中進(jìn)行分析，得到結(jié)果數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理之后，分別按照頻率相對(duì)靈敏度，扭轉(zhuǎn)剛度相對(duì)靈敏度以及彎曲剛度相對(duì)靈敏度進(jìn)行排序，篩選出各自排名前后10個(gè)部件（左右對(duì)稱算一個(gè)部件）。如圖23-28所示。
圖23 頻率相對(duì)靈敏度結(jié)果前十位
圖24 頻率相對(duì)靈敏度結(jié)果后十位
圖25 扭轉(zhuǎn)剛度相對(duì)靈敏度結(jié)果前十位
圖26 扭轉(zhuǎn)剛度相對(duì)靈敏度結(jié)果后十位
圖27 彎曲剛度靈敏度結(jié)果前十位
圖28 彎曲剛度靈敏度結(jié)果后十位
4.白車身尺寸優(yōu)化
在優(yōu)化過程中，第一步就是要確定優(yōu)化變量的選取范圍。
展開 
Optisystem應(yīng)用：光電檢測(cè)器靈敏度建模
</p><p>誤碼率（BER）是用于確定通信傳輸系統(tǒng)可靠性的主要指標(biāo)，通常與接收機(jī)靈敏度值相關(guān)聯(lián)，該靈敏度值定義必須到達(dá)光電檢測(cè)器以實(shí)現(xiàn)所需BER性能的最小平均光功率。或者，可以從采樣信號(hào)統(tǒng)計(jì)中計(jì)算信道的Q因子，并用于估計(jì)系統(tǒng)BER（OptiSystem支持兩種計(jì)算方法）。</p><p> </p><p>光電探測(cè)器在定義基本通信系統(tǒng)的最終靈敏度方面起著重要作用，因?yàn)樗陨⒘＃ɑ诹孔樱┖蜔嵩肼暤男问教峁┙y(tǒng)計(jì)擾動(dòng)。它還引入了暗電流（可以看作是直流噪聲），并且具有定義的響應(yīng)度（一種測(cè)量每單位功率輸入獲得多少電輸出），其取決于入射光的波長(zhǎng)和傳感器的材料特性以及物理設(shè)計(jì)。除了這些效應(yīng)之外，由于存在結(jié)電容并且需要連接到負(fù)載電阻器來測(cè)量接收信號(hào)，所以光電檢測(cè)器還表現(xiàn)出頻率依賴性的傳遞函數(shù)（在這個(gè)分析中，假定傳遞函數(shù)是理想的）。</p><p> </p><p>以下四個(gè)示例演示如何設(shè)置和測(cè)量（使用OptiSystem）PIN和APD強(qiáng)度調(diào)制直接檢測(cè)（IM-DD）系統(tǒng)的接收機(jī)靈敏度，特別是：</p><p>量子受限理想PIN光電探測(cè)器</p><p>熱噪聲受限PIN光電探測(cè)器</p><p>熱噪聲和散粒噪聲APD的性能</p><p>具有光學(xué)前置放大的PIN光電探測(cè)器</p><p>本案例的參考文件是: PIN and APD Receiver Sensitivity Analysis Version 1_0 24 Jan 17.osd. </p><p> </p><p><strong>1.理想光電探測(cè)器（PIN）</strong></p><p>測(cè)試配置如下：位速率：10 Gb / s; 波長(zhǎng)= 1550nm; PIN響應(yīng)度：1 A / W; 暗電流= 0 nA; 序列長(zhǎng)度= 1048576。
展開 Optisystem應(yīng)用：光電檢測(cè)器靈敏度建模
光學(xué)靈敏度計(jì)算方式有三種：光子每位，功率（W），功率（dBm）
帶寬比（rf）定義了濾波器帶寬與電接收機(jī)帶寬的比率（保持該比率低有助于提高接收機(jī)靈敏度）。
圖4.1.光前置放大器（PIN）
comsol電容層析成像靈敏度場(chǎng)分析 ￥2890
通常對(duì) ECT 正問題的研究包括兩個(gè)基本內(nèi)容，一個(gè)是已知電容傳感器的結(jié)構(gòu)參數(shù)尺寸和被測(cè)對(duì)象內(nèi)部的介質(zhì)流型，計(jì)算已知流型下各組電極極板之間的電容值；另一個(gè)是計(jì)算 ECT 傳感器被測(cè)場(chǎng)域的靈敏度分布函數(shù)矩陣，該矩陣是后期要進(jìn)行圖像重構(gòu)的先驗(yàn)信息。通過對(duì) ECT 正問題的研究可以為優(yōu)化 ECT傳感器和研究改進(jìn)圖像重建算法提供先決信息。</p><p> ECT 敏感場(chǎng)的軟場(chǎng)特性<br> 與 X 射線等射線成像技術(shù)相區(qū)別的是，ECT 中的敏感場(chǎng)具有“軟場(chǎng)”特性。其“軟場(chǎng)”特性體現(xiàn)在，當(dāng)電力線穿過被測(cè)對(duì)象內(nèi)介質(zhì)時(shí)會(huì)受被測(cè)介質(zhì)分布的影響而發(fā)生彎曲。ECT 的敏感區(qū)域中介電常數(shù)的變化將引起敏感場(chǎng)中較為復(fù)雜的變化，這增加了對(duì)系統(tǒng)研究的難度。電場(chǎng)中電介質(zhì)的極化現(xiàn)象造成了 ECT 的“軟場(chǎng)”特性，極化電荷引起的電場(chǎng)改變了原有敏感場(chǎng)中的電場(chǎng)，因此導(dǎo)致 ECT 敏感場(chǎng)的靈敏度分布會(huì)受敏感場(chǎng)內(nèi)介質(zhì)的分布而變化，即“軟場(chǎng)”特性。另外，即使是在空?qǐng)銮闆r下，ECT 的電場(chǎng)分布也很不均勻，這更增加了研究的難度。</p><p> ECT 傳感器的敏感場(chǎng)具有“軟場(chǎng)”特性，同時(shí)其敏感場(chǎng)也非常不均勻，主要體現(xiàn)在：在敏感場(chǎng)邊緣處，如管道的管壁附近和靠近激勵(lì)極板的位置，其靈敏度非常高；而在敏感場(chǎng)的中心位置，靈敏度卻很低甚至為負(fù)值。ECT 敏感場(chǎng)的靈敏度指的是，在被剖分為若干單元的敏感場(chǎng)中，所有單元都被設(shè)置為低介電常數(shù)物質(zhì)，當(dāng)其中一個(gè)剖分單元的介電常數(shù)改為高介電常數(shù)時(shí)所引起的電容值的變化即為靈敏度，敏感場(chǎng)中所有單元的靈敏度就構(gòu)成了靈敏度分布。本節(jié)通過引入靈敏度評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)的規(guī)則幾何形狀 ECT 傳感器的靈敏程度和性能。
展開 Lumerical案例 | 基于粒子群優(yōu)化的雙波段MIM濾波器引領(lǐng)高靈敏度檢測(cè)革新
本設(shè)計(jì)在兩個(gè)截止波段的靈敏度分別達(dá)到7504nm/RIU和8000nm/RIU，意味著周圍介質(zhì)折射率每變化1RIU，共振波長(zhǎng)將分別偏移7504nm和8000nm，能精準(zhǔn)捕捉微小折射率變化。
品質(zhì)因數(shù)（FOM）和檢測(cè)限（DL）進(jìn)一步驗(yàn)證了傳感器的高精度。FOM定義為靈敏度與共振峰半高寬（FWHM）的比值（FOM=S/FWHM），反映傳感器區(qū)分微小波長(zhǎng)變化的能力；DL為FWHM與靈敏度的比值（DL=FWHM/S），代表可檢測(cè)的最小折射率變化。本設(shè)計(jì)兩個(gè)截止波段的FOM分別為250.13（1/RIU）和250（1/RIU），DL分別為0.0039RIU和0.004RIU，表明其在高靈敏度的同時(shí)兼具優(yōu)異的檢測(cè)精度。
與現(xiàn)有研究相比，該設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)明顯。從表1可知，其他MIM傳感器靈敏度多在680-3180nm/RIU之間，而該設(shè)計(jì)靈敏度遠(yuǎn)超同類；在尺寸上，該設(shè)計(jì)為200nm×420nm，是對(duì)比研究中最緊湊的；優(yōu)化方法上，PSO算法的應(yīng)用使其性能超越傳統(tǒng)參數(shù)掃描、人工調(diào)優(yōu)等方法。雙波段特性也拓展了應(yīng)用場(chǎng)景，能同時(shí)在1008nm和1348nm兩個(gè)波長(zhǎng)范圍實(shí)現(xiàn)傳感，提升檢測(cè)效率與可靠性。
展開 汽車/機(jī)械 鈑金模態(tài)靈敏度分析 ￥15
分析汽車/機(jī)械等鈑金件模態(tài)靈敏度。
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我教程寫的非常詳細(xì)，每一步點(diǎn)哪里，設(shè)置那里都會(huì)用圖片顯示，用紅框標(biāo)出來。
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所有鈑金對(duì)于整體模態(tài)的靈敏度都可以分析。所有分析結(jié)果一次性出來。
</div><div contenteditable="false" width="100%">
可以分析每個(gè)鈑金厚度對(duì)于整體模態(tài)的靈敏度，也可以分析每個(gè)鈑金質(zhì)量對(duì)于整體模態(tài)的靈敏度。
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有疑問可以留言，或者留下電話，我看到都會(huì)回復(fù)
</div><p><br></p><p><br></p>
展開 構(gòu)件結(jié)構(gòu)可靠度對(duì)隨機(jī)變量的靈敏度分析
靈敏度分析
機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程-1997年 03期-構(gòu)件結(jié)構(gòu)可靠度對(duì)隨機(jī)變量的靈敏度分析.pdf
一種基于液-固界面摩擦納米發(fā)電機(jī)的高靈敏度波浪傳感器及其在智能海工裝備的應(yīng)用
為了提高智能海工裝備的環(huán)境感知能力，開發(fā)出高靈敏度波浪傳感器以監(jiān)測(cè)海浪與海上平臺(tái)、船舶等海洋設(shè)備之間的相互作用非常重要。最近，基于摩擦起電效應(yīng)和靜電感應(yīng)耦合的摩擦納米發(fā)電機(jī)(TENG) 用于能量收集和自驅(qū)動(dòng)傳感器已經(jīng)成為一種強(qiáng)大的技術(shù)。作為最重要的TENG類型之一，基于液-固界面的TENG可用于收集水波能量和其他應(yīng)用，例如自供電pH計(jì)、濃度或壓力傳感器。研究人員提出并探索了一系列用于收集水波能量和傳感的液固界面摩擦納米發(fā)電機(jī)(LS-TENG)，可收集由液-固界面產(chǎn)生的靜電能。此外，還研究了類似浮標(biāo)的LS-TENG和水槽式LS-TENG，以有效地收集水波能量。U形LS-TENG作為自供電多功能傳感器，其中復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)可以轉(zhuǎn)化成壓力和電信號(hào)。因此，液-固界面摩擦納米發(fā)電機(jī)具有很大的潛力，可用作智能海工裝備的高靈敏度波浪傳感器。
【成果簡(jiǎn)介】
近日，美國(guó)佐治亞理工學(xué)院王中林院士(通訊作者)等提出并系統(tǒng)地探究了一種基于液固界面摩擦納米發(fā)電機(jī)的高靈敏度波浪傳感器，并在Nano Energy上發(fā)表了題為“A highly-sensitive wave sensor based on liquid-solid interfacing triboelectric nanogenerator for smart marine equipment”的研究論文。上述波浪傳感器由銅電極、覆蓋具有微結(jié)構(gòu)表面的聚四氟乙烯膜制成。作者系統(tǒng)地研究了傳感器基底、波高、頻率和鹽度對(duì)波浪傳感器輸出性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，輸出電壓隨波浪高度呈線性增加。電極寬度為10 mm的波浪傳感器，靈敏度為23.5 mV/mm，意味著波浪傳感器可以感知毫米范圍內(nèi)的波高。此外，通過加寬電極和/或增強(qiáng)表面疏水性可以進(jìn)一步提高靈敏度。
展開 
韓國(guó)GreenChip推出：防水性強(qiáng)、高抗干擾、高靈敏度的十四通道觸摸門鎖芯片-GTX314L
此外，該芯片集成了豐富的模擬和數(shù)字外設(shè)，提供中斷功能；提供幻燈片模式；提供“寄存器寫入鎖定”功能；嵌入式數(shù)字噪聲濾波器；智能靈敏度校準(zhǔn)；非常容易形成各類靈活組合的門鎖方案。
結(jié)構(gòu)圖：
?電容式觸摸芯片 - GTX314L的特性：
供電電壓范圍寬：1.8V ～ 5.5V
14通道cap.傳感輸入
嵌入式GreenTouch3TM引擎
-模擬補(bǔ)償電路
-嵌入式數(shù)字噪聲濾波器
-智能靈敏度校準(zhǔn)
-低功耗增強(qiáng)器
智能靈敏度校準(zhǔn)；低功率增強(qiáng)器
提供中斷功能；提供幻燈片模式；
支持I2C接口；提供“寄存器寫入鎖定”功能
封裝
-QFN-24L (4.00x4.00x0.75,e=0.50)
技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
高靈敏度調(diào)節(jié)：每通道獨(dú)立靈敏度設(shè)置（0Ch~3Fh）
多種工作模式：?jiǎn)吸c(diǎn)/多點(diǎn)觸控、滑動(dòng)模式、空閑-忙碌自動(dòng)切換
強(qiáng)抗干擾能力：內(nèi)置ESD保護(hù)、數(shù)字濾波、環(huán)境自適應(yīng)校準(zhǔn)
靈活的接口配置：支持I2C地址切換（CTRL引腳控制）
完整的寄存器鎖機(jī)制，防止誤寫操作
展開 結(jié)構(gòu)優(yōu)化的靈敏度分析
“優(yōu)化問題要必須考慮K*U=P、K(U)*U=P(U)、K*U=alpha*M*U方程的靈敏度分析，這是個(gè)公認(rèn)的難點(diǎn)問題，精確計(jì)算往往因?yàn)橛?jì)算量太大而用差分法來替代。”持有異議。事實(shí)上商業(yè)軟件里邊比如optistruct采用的就是解析靈敏度分析，絕對(duì)不能采用差分法。差分大計(jì)算量太大，且對(duì)非線性分問題，計(jì)算不準(zhǔn)確。可以參考一個(gè)報(bào)告。
結(jié)構(gòu)優(yōu)化的靈敏度分析 左文杰 2010..5.27.pdf
使用 COMSOL Multiphysics 模擬高靈敏度光纖壓力傳感器
研究表明，若想最大限度地提升雙折射現(xiàn)象對(duì)壓力的敏感性，即增強(qiáng)傳感器的靈敏度，必須使纖芯完全嵌入毛細(xì)管結(jié)構(gòu)，并且靠近內(nèi)壁。他們分析了不同幾何結(jié)構(gòu)中應(yīng)力分布的變化，最終得出結(jié)論：光纖管壁越薄，纖芯位置越接近毛細(xì)管的內(nèi)半徑，由壓力引起的雙折射率的變化就會(huì)越大。
全新的微結(jié)構(gòu)光纖傳感器
在完成了有關(guān)雙折射對(duì)壓力的依賴性的研究后，F(xiàn)ranco、Serr?o、Cordeiro 和 Osório 提出了一種可以簡(jiǎn)化微結(jié)構(gòu)光纖制造工藝的新方法。經(jīng)過驗(yàn)證的新型壓力傳感器設(shè)計(jì)可以正常工作。他們將概念設(shè)計(jì)的靈敏度與現(xiàn)有的復(fù)雜光纖結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較，確認(rèn)新的設(shè)計(jì)方案可以產(chǎn)生相近的效果，但是能夠減少?gòu)?fù)雜的組裝工作。嵌入芯光纖為高靈敏度光纖壓力傳感器提供了一個(gè)全新的發(fā)展方向，相信在不遠(yuǎn)的將來，石油勘探者可以更加方便地對(duì)采集的石油進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估。
本文內(nèi)容來自多物理場(chǎng)仿真:《IEEE Spectrum》特刊 2017
展開 浙江大學(xué)高超團(tuán)隊(duì)：手性石墨烯纖維構(gòu)筑的高靈敏度溶劑驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
高靈敏度的電能收集系統(tǒng)
進(jìn)一步將三個(gè)手性纖維基元組裝在一起，提出一套高靈敏度的電能收集系統(tǒng)。他們將一塊磁鐵與纖維連接在一起，并在四周放上磁感銅線圈。在溶劑的刺激下，纖維會(huì)帶動(dòng)磁鐵發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，并在銅線圈內(nèi)部產(chǎn)生電流，這就將動(dòng)能成功轉(zhuǎn)換成電能輸出。改變纖維的手性可以使系統(tǒng)輸出不同的動(dòng)能，且具有不同的頻率。通過研究纖維手性搭配和電能輸出大小的關(guān)系，計(jì)算所有系統(tǒng)的能量輸出效率，發(fā)現(xiàn)其效率值普遍高于50%，這比之前報(bào)道的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)要高。
圖4. 高靈敏度的操作系統(tǒng)和重力勢(shì)能收集系統(tǒng)
這種能量收集系統(tǒng)在軟體機(jī)器人的領(lǐng)域也具有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用價(jià)值。研究人員模仿人的手掌，將四根纖維組合在一起。在溶劑的刺激下，這種四個(gè)基元的工作系統(tǒng)可以靈活地操作比自身重160倍的重物。重物的重力勢(shì)能變化，啟動(dòng)速度和運(yùn)轉(zhuǎn)方向都可以用手性來進(jìn)行精確地控制。
圖5. 基于不同材料的手性控制系統(tǒng)
不僅限于二維的石墨烯材料，這種手性控制的理念還可以延伸到零維的二氧化鈦納米粒子，一維的碳納米管和高分子材料。基于這些材料制備的加捻纖維，以其做為基元得到的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有和上述系統(tǒng)相同的靈敏度，證明了該理念的普適性。
小結(jié)與展望
以一種合理有效的理念制備出成本低、效率高的溶劑驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)困擾了研究人員很久的難題。高超教授課題組提供了一種手性控制原則，將DNA、肌肉蛋白和膠原蛋白等生物材料的手性結(jié)構(gòu)賦予到溶劑驅(qū)動(dòng)以通中來，解決了這個(gè)問題。該團(tuán)隊(duì)針從氧化石墨烯分散液出發(fā)，采用紡紗工藝制備出柔韌的手性氧化石墨烯纖維，這種纖維能在多種溶劑刺激下發(fā)生快速驅(qū)動(dòng)。以這種纖維為單元，構(gòu)筑了高靈敏度的動(dòng)能、電能和重力勢(shì)能的能量收集系統(tǒng)。
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