微型光纤加速度计系统研究

光纤加速度计作为新型光纤传感器的一种,在高精度测量领域中有着不可替代的作用.实现光纤加速度计信号的解调,对于进一步提高传感器测量精度以及实用化都有着重要的意义.光源调频相位生成载波技术(PGC)常用于干涉型光纤传感器的信号解调,为了实现整个光纤传感系统的小型化,提高数据处理速度和解调精度,设计制作了应用于盘式光纤加速度计数字解调系统,系统以DSP和FPGA数字系统作为解调硬件电路的核心,实现对微型盘式光纤Michelson干涉仪相位信号检测.实验结果表明,微型盘式光纤加速度测量系统对微小振动信号检测有着很高的灵敏度,是高精度测量领域中的一个重要研究方向.     

基于振荡检测法的延迟线型声表面波气体传感器特性

研究延迟线型声表面波(SAW)气体传感器的信号传输损耗和相位变化,考察了振荡检测法中相移电路和滤波电路对传感器性能的影响.基于延迟线型SAW气体传感器简化数学模型和频率特性测试,探讨叉指电极(IDTs)对传感器性能和传输过程中信号相位幅值变化量的影响.利用不同阶低通滤波器的性质和相移电路频率特性曲线研究振荡电路对延迟线型SAW传感器振荡频率、灵敏度和稳定性的影响机制.结果表明:延迟线型SAW传感器插入损耗和信号带宽反比叉指对数;传输过程中信号相位变化受振荡频率、波速和中心距共同影响;滤波器幅频特性随滤波电路阶次降低而变好,同时传感器灵敏度提高.     

一种新型声表面波无线测量系统

根据声表面波（SAW）器件的P矩阵模型，叉指反射栅外接负载阻抗不同导致声反射系数的变化。根据此原理，普通SAW器件的反射栅外接阻抗变化的常规传感器可方便地实现无线测量。通过制作相应的SAW器件并利用网络分析仪对此进行了实验验证。推导了无线测量系统的接收机信噪比与检测错误概率以及幅度分辩率的关系。发现了幅度测量存在的问题，提出采用相位法改进信号处理方法。     

减小光栅传感器测量信号误差的研究

在光栅传感器测量系统中，为了提高测量信号的精度，需要对系统输出信号的误差进行研究。介绍了莫尔 条纹的产生和光栅传感器测量系统，对测量系统的误差进行了分析，提出了利用基于误差修正技术的光栅测量系 统减小光栅测量信号的系统误差的方法，以及利用滑动平均滤波与中值滤波结合的方法减小动态莫尔条纹信号中 的随机误差，总结了设计光栅传感器测量系统的关键技术。仿真结果表明#混合滤波方法可以有效地减小动态莫 尔条纹信号中的噪声干扰，且算法简单。     

无线、无源声表面波传感器系统中检波方案的实现

介绍了无源无线声表面波传感器系统,通过对声表面波的回波窄带信号的分析,阐述了基于数字方式解调回波窄带信号的数学原理.应用matlab仿真对回波窄带信号进行解调,分析相位误差产生的原因,论证了数字正交检波技术的优越性、可行性.在给出仪器系统硬件框图的基础上,根据虚拟仪器技术构建灵活、便携、开发成本低等优点,提出了应用LabVIEW实现数字正交检波技术的硬件方案.     

一种声表面波转矩传感器快速解调方法设计

针对多个谐振器组成的无线无源声表面波(SAW)转矩传感器阅读过程复杂、耗时长的问题,利用SAW谐振器的频率响应特性设计了一种基于时域的转矩传感器快速解调方法.分析了SAW谐振器的响应特性并设计了信号的截断与去噪声方法,以及周期计算方法.根据设定的高频与响应信号周期的关系确定各个谐振器谐振频率的范围,然后通过谱估计具有最大周期的信号以解调出频率.提出的扫描方法只需采集一路信号,即降低了阅读器硬件系统的复杂性,同时在时域中简化了信号解调算法.通过实验测试了该扫描方法,完成一次搜索过程只需521ms,而传统的2路正交信号(IQ)扫描方法需要828ms.实验结果表明:设计的算法与IQ法相比扫描速度提高了37.1%,验证了该算法的有效性.     

延迟线型无源声表面波压力传感器结构的研究

提出了一种新型无源声表面波压力传感器结构,在传统反射式延迟线型无源声表面波压力传感器的结构的基础上,加入了多条耦合器,使传统单声路结构变为双声路结构,利用二端口网络进行了分析,结果证明提高了回波的信噪比。在无线测量系统中,对回波信号的测量利用了正交相干检波的方式,用相位的检测代替了时延的检测,提高了测量精度。     

可应用于航天测量的传感器PGC解调关键参数误差分析

干涉型光纤传感器在军用探测、航空航天等许多领域都有广泛的应用前景.直接调制光源频率(Frequency Modulation,FM)的相位生成载波(Phase Generated Carrier demodulation,PGC)解调方法成为干涉型光纤系统的重要解调方法之一.FM调频深度、一倍载波信号相位延迟、二倍载波信号相位延迟等关键参数均会对系统性能造成不利影响.本文从解调结果线性度和谐波抑制比(Harmonic Suppression Ratio,HSR)两方面分析了关键参数误差对解调结果性能的影响.分析表明调制深度C对参数误差的贡献最大,是影响解调性能的主要因子.相对而言,一倍/二倍载波信号相位延迟对解调结果性能影响较小.PGC解调结果线性度和谐波抑制比均受调制深度、载波信号相位延迟等的影响.参数误差每增加一倍,谐波抑制比约下降6dB.     

一种基于FPGA的相位测量方法

讨论了相位测量和相位检测的原理，给出了基于FPGA的相位测最方案．通过FPGA和单片机构成的双片系统，实现相位等精度恒误差测量．系统具有测量信号频带范围宽、相位测量误差小等优点，有较高的实际应用价值．     

提高结构光三维形貌测量精度的分段拟合滤波方法

在基于结构光的三维形貌测量法中,物体高度调制后的变形结构光场经过成像系统成像,由测量系统获取,并通过滤波,相位测量和解相位恢复出物体的高度信息.其中滤波是提高测量精度的重要环节.本文通过计算机模拟及数据对比证实,在相位测量轮廓术的基础上采用分段拟合滤波滤除噪声的有效性和实用性,并对分段拟合滤波的计算精度和计算误差进行实验模拟分析.     

声表面波技术在啁啾扩频超宽带射频识别中的应用

提出一种新的基于啁啾扩频超宽带技术的声表面波射频识别标签模型,该标签利用了伪随机序列进行编码,并使用了抽样函数作为扩频波形.标签参数符合超宽带无线通信标准,其带宽大于等于500 MHz.该系统具有时延小及发射功率低的优点.此外,提出了多址标签编码方式,取代了中心频率为2.45 GHz、带宽等于82.5 MHz声表面波标签通常使用的通/断编码方式.最后给出了仿真结果.     

谐振型声表面波无线温度传感器

从声表面波振荡器的温度敏感机理,阐述了所提出的一种谐振型声表面波无源无线温度传感系统的结构和工作原理,并测量了该传感系统的温度———频率特性.实验结果表明,以L iNbO3为基片的谐振型声表面波无源无线温度传感系统具有较高的温频线性度和较高的温度灵敏度.     

基于AlN/LiNbO3/diamond叠层结构的声表面波传播特性

金刚石材料具有最高的声速,与压电薄膜相结合可获得高声速的声表面波器件。该文以改进的传输矩阵计算方法系统研究了12种不同边界条件下AlN/LiNbO3/diamond叠层结构的声表面波波速和耦合系数与AlN和LiNbO3厚度的关系。结果表明:AlN/LiNbO3/diamond的一阶声表面波在一定范围内可保持约9km/s的波速而不随LiNbO3和AlN的厚度而变化;其中4种结构的一阶声表面波耦合系数均可达到8%以上,且可在多种厚度组合下获得。结果显示:AlN/LiNbO3/diamond叠层结构兼具AlN/diamond结构的高声速和LiNbO3/diamond结构高耦合系数的特点,而其一阶波模的稳定波速的特点可克服现有AlN/diamond和LiNbO3/diamond结构的波速与膜厚强关联的缺点,在未来的高频率、高速率无线通信系统中具有潜在的应用价值。     

运用Sawyer Tower电路测试薄膜铁电性能

声表面波煤矿瓦斯传感器是一种新型瓦斯传感器,PZT基高压电铁电薄膜是该类传感器制备的理想功能材料,铁电性作为PZT基铁电薄膜的另一个重要性能对传感器的工作特点和稳定性具有重要影响。因而,测试并掌握具有高压电性铁电薄膜的铁电性也是器件材料表征的一项重要工作。采用Sawyer Tower电路原理,自主设计铁电测试电路,制备PZT基铁电薄膜,并利用该电路测试薄膜的铁电性。由实验结果可知,自主设计的Sawyer Tower电路能简便、有效、准确和直观的测试薄膜的铁电性能,有望广泛应用于薄膜铁电性能测试及研究。     

均匀传输线实验平台的研究

对传输线上波的传播特性进行了实验研究,综合电子、计算机技术设计了有关传输线信号延迟时间测量装置和高速数据采集实验装置,采用了高密度可编程逻辑器件,因而可根据实际需要进行功能扩展。     

基于超材料结构的表面波滤波性能优化机理

声表面波(SAW)滤波器在现代生产生活与军事中有着广泛的应用。SAW滤波器制造成本比较高,成本与性能的性价比比较低。为了推动SAW滤波器的应用发展,需要进一步提升其性能。利用声学超材料结构设计新型SAW滤波器基片,可以有效提高SAW滤波器的滤波性能,并有效改善现有滤波器在带宽控制方面的问题。利用声学超材料设计了一种新的SAW滤波器基片。这种基片相较于现有产品,不仅成本比较低廉,在信号处理等性能方面也有比较大的优化。研究结果对SAW滤波器的应用和声表面波滤波性能的优化有着重要的意义,有很好的现实价值。     

基于特征时间差的配网故障特征区段定位方法

提出了一种基于行波特征时间差的配电网单端故障特征区段定位方法。变电站测得的暂态线模电压行波信号包含了一系列来自线路上波阻抗不连续点的反射波头,与第一个波头相比,来自分支末端的反射波头能量较大,利用二进小波变换模极大值信息可以检测出这类能量较大的波头,从而确定故障所在的特征区段。仿真结果验证了该方法的有效性。     

Analysis and correction for systematic error of ionospheric monostatic system

In the ionospheric monostatic system the echo is affected by systematic error. A real-time method using the special characters of direct wave existing in monostatic radar to correct systematic error is advanced. In the condition of large-amplitude direct wave, time delay of maximum amplitude of echo is considered as system time delay; in the condition of small-amplitude direct wave, the mathematical model of time delay error is built to approach after direct wave test. And a method using large-amplitude direct wave to correct phase distortion is advanced. It achieves good effect using this method in practice, which can improve the quality of sound result obviously. Biography: WANG Feng (1982–), male, Ph. D. candidate, research direction: radar signal processing and radar software system design.