论文部分内容阅读
数字微流体技术是一门新兴的交叉技术,预计在工业、农业、林业等各个领域有着较大的应用前景。这些应用领域大多对数字微流控生物芯片(DMFBs)实验结果的可靠性有着严格的要求,因此需要对芯片进行快速有效的故障检测,来确保芯片的正常工作。随着芯片的大规模化,数字微流控芯片的阵列单元也越来越多,引脚控制方式更加多样化,故障检测问题也日益复杂化。因此,寻找高效的在线故障检测方法成为当前研究的热点,对于芯片实验结果的可靠性也有着重大意义。 本文在研究数字微流控生物芯片产生故障的原因及故障分类,芯片的生产测试过程以及故障检测策略的基础上,针对芯片永久性故障检测问题,提出了基于引领粒子群算法的在线故障检测路径规划方案。分析了直接寻址芯片与引脚受限芯片的结构特点,将芯片模型转换为图论中的动态旅行商(TSP)问题模型,结合故障检测模型,在不违背各项约束条件的前提下,采用粒子群算法结合人工蜂群算法中的引领蜂算子,改进优化算法的探索能力和收敛性,进行了在线故障检测路径规划研究。 本文以多元生理体液检测芯片为实验对象,建立故障检测模型,分别对直接寻址与引脚受限这两种控制方式的芯片进行验证。实验结果表明,引领粒子群算法能够有效缩短故障检测路径,且同时适用于离线测试。对于有多个起点与终点的引脚受限芯片模型,本文利用其结构特点进行多液滴在线测试研究,有效提高了测试效率。