热辐射信号特征对热喷涂粒子参数测量的影响

对基于热辐射测量喷涂粒子速度、温度的检测系统，建立了单窗调制光阑下的信号演变过程模型，提取了4种基本信号特征类型，发现只有曲边梯形信号可准确测量粒子速度、温度与尺寸等状态参数，而其他类型信号的出现将增加测量误差．用超音速火焰喷涂实验验征表明，实测信号特征与理论模型分类基本相符，瞄准距离与孔径光阑直径对信号特征影响显著，减小孔径光阑直径可降低非曲边梯形信号引入的测量误差，但也会导致信号强度和捕获粒子总数的下降．     

瞄准距离对热喷涂粒子脉冲信号强度的影响

针对基于窗口调制和比色测温技术的热喷涂粒子参数测量系统，从理论上分析了瞄准距离变化对脉冲信号强度的影响，发现入射能量水平和信号特征的变化是影响实测脉冲信号强度的主要因素，二者的影响作用在小于理想瞄准距离时相反从而在一定程度上相互抵消，在大于理想瞄准距离时相同从而叠加，使得实测脉冲信号强度随瞄准距离的变化呈现不对称倒V形变化规律．实验验证与理论分析结果吻合良好，证实了用上述双机制复合作用解释瞄准距离变化时粒子脉冲信号强度变化规律的合理性。     

多分量Chirp信号相位参数的精确估计算法

针对循环平稳法在多分量Chirp信号相位参数估计中参数取值范围小和低信噪比下相位参数估计精度低的问题,提出一种联合循环平稳法与多普勒模糊数搜索法的多分量Chirp信号相位参数精确估计算法。该算法针对二阶相位参数的模糊性特点,采用循环平稳法完成Chirp信号的二阶相位模糊估计,然后在二阶相位模糊估计的基础上,根据多普勒模糊数导致多普勒扩散的原理,利用多普勒模糊数搜索法解决多普勒模糊问题。仿真结果证明,与已有循环平稳算法相比,该算法的相位参数取值范围不受限,低信噪比下的相位参数估计精度约提高了30dB。雷达实测数据处理结果证明了算法的工程实用性。     

纱线质量光电信号的消噪处理和异常检测

构建了一种在生产过程中检测纱线质量的光电传感器,用于检测纱线的纱疵和颜色异纤等信息。针对纱线时域信号信噪比低、疵点难以辨析的问题,采用K阶矩滤波和最小熵滤波两种方法进行消噪处理及异常检测。对纱线质量光电测量系统的实测信号处理结果表明:两种方法均可有效实现信号的消噪,从而提取出有效信息。K阶矩滤波器具有运算量小、对纱线中异常信号提取能力强的特点。最小熵滤波器则能够通过参数的调整,使处理后的纱线信号保留更多的局部特征信息。     

基于改进IMK恢复力模型的 钢筋混凝土柱参数识别与应用

提出了一种利用钢筋混凝土柱拟静力试验数据识别改进IMK模型骨架曲线参数,进而提高钢筋混凝土框架结构非线性模拟精度的方法.通过引入可抗差的基于奇异值分解的无迹卡尔曼滤波算法(抗差SVD-UKF算法),抑制观测值粗差对参数识别的影响,采用粒子群算法对初始协方差矩阵、过程噪声矩阵和测量噪声矩阵进行自动寻优,在MATLAB中实现了柱滞回特征正负向对称与非对称两种情况下改进IMK恢复力模型骨架曲线参数的识别.钢筋混凝土柱实测滞回曲线的模型骨架曲线参数识别结果及其在框架结构非线性模拟中的应用结果验证了本文方法的有效性.     

基于时频分析-随机Hough变换的微动目标参数快速提取

研究了微动目标的参数与其微多普勒特征之间的关系,针对旋转目标的微多普勒信号表现为三参数正弦调频信号的特点,提出了一种正弦调频信号参数快速提取算法.该方法对目标信号进行时频分析,并对分析的结果进行时频脊的提取,获得正弦调频信号的频率变换曲线.最后在提取的时频变换曲线上进行正弦曲线的随机Hough变换检测,从而得到正弦调频信号的参数估计.当信噪比较小时,该方法的估计精度优于Time Frequency Distribution-Hough(TFD-Hough)变换方法.当信噪比较大时,两种方法的估计精度相当,但该方法的运算时间优于TFD-Hough变换方法.仿真实验结果表明,相对于TFD-Hough变换方法,该方法的运算量明显减少,当信噪比为0时,该方法的运算时间约为TFD-Hough变换方法的19.9%.在计算精度方面,该方法的计算精度与TFD-Hough变换方法相当.     

基于高速微弱光电探测相关技术的浅析

高速微弱光电探测技术在激光通信中应用广泛,如何在噪声环境中检测出所需信号是一个难点。首先对光电探测器主要部分(光电二极管与放大器)的参数进行分析,然后分析了光电二极管输出信噪比,得出提高光电探测灵敏度关键在于选择恰当的器件以及设计合理的放大电路。通过搭建具体的实验电路,经过测试,该电路在工作波长为1 550 nm脉冲信号,传输速率为2.5 Gb/s条件下,误码率为10-12时,探测器灵敏度可达到-24.8 dBm,实现了高速微弱信号的探测。     

基于多光子叠加态的交叉相位调制耦合参数测量

继纠缠之后,粒子间相互作用已成为量子增强的重要资源.在不利用纠缠资源的前提下,已有研究工作利用单光子叠加态与相干态的相互作用实现了精度为海森堡极限的参数测量,然而海森堡极限并不是这个相互作用模型的测量精度极限.为了得到更高的测量精度,将单光子叠加态替换为多光子叠加态,在弱测量框架下对信号光量子态进行后选择与量子态筛选.将单光子叠加态替换为多光子叠加态,能为测量结果带来全方位提升.提出基于多光子叠加态的交叉相位调制耦合参数测量的物理方案,该物理方案具有搭建难度低及操作简单的优点.     

钢杆小裂纹最佳涡流检测参数的实验研究

为了提高棒料钢杆小裂纹涡流检测的精度,减小由于检测参数的不恰当选取带来的非线性误差,基于实验模型,采用涡流检测仪和外置式探头,对25#钢3种不同直径0.1 mm深的裂纹在不同工作频率和不同提离值下进行涡流检测,得到检测的相位信息.通过研究不同工作频率和不同提离值对相位信号的影响,根据线性拟合平均标准差为最小原则,得到了棒料小裂纹涡流检测参数与相位信号呈线性关系的最佳检测参数区段,这对提高棒料小裂纹检测精度和外置式钢棒涡流检测参数的选择具有重要的指导作用.     

时间分辨荧光免疫分析仪测量时间稳定性的研究与设计

时间分辨荧光免疫分析仪的测量精度取决于微弱荧光信号的测试精度,而测量时间不稳定将导致测量的荧光信号强度发生波动。针对影响测量时间精度的3个因素(时基信号误差、触发误差、量化误差),采用TX2108带温度补偿的晶体振荡器作为时基信号源,减小时基信号误差;采用RISC结构的高速单片机及性能稳定的74HC系列外围器件,减小触发误差;采用双游标法使测时分辨力提高3个数量级,减小量化误差。实验表明:在保证同样测量精度的前提下,所需测量次数由1 000次减少到120次。     

热辐射检测系统测量热喷涂粒子参数时的数据处理

建立了适用于单窗调制型热喷涂粒子参数热辐射检测系统的数据处理方法，并应用模拟和实测数据进行了效果评估．结果表明：预处理宜采用低通滤波基础上的算术补偿去除零漂、再应用多邻点平均降噪的复合方法；利用噪声重构法建立的幅值判据可准确确定单个有效脉冲位置并实现相关数据截取．截得的Ⅰ型曲边梯形脉冲可近似为5参量等腰梯形函数，并可运用线性展开与梯度寻优相结合的最小二乘法拟合获得其特征参量，根据所得拟合结果可统计换算出速度、表面温度、直径及景深偏移等关键粒子状态参数。     

卫星电视接收系统门限效应的定量分析

门限电平的定量分析对卫生电视系统提高接收微弱信号的能力具有重要的指导作用。从卫星电视系统调频解调的调制增益出发，分析了调频的特点，给出了调频改善度的表达式，进而得出调频门限效应的概念。针对低输入载噪比条例下，S／N与C／N不再满足线性关系，并使输出信噪比急剧下降，此时将脉冲噪声影响考虑进来，对鉴频器输出信噪比进行更深入分析推导，得到调频门限的具体表达公式。通过结论能找到影响调频门限的主要因素，并为提高输出信噪比的技术措施提供依据。     

基于平淡卡尔曼滤波的微弱GPS信号跟踪算法

在接收信号很微弱的情况下,全球定位系统(GPS)的传统方法不能很好地跟踪信号.采用非线性卡尔曼滤波算法取代传统的延迟锁定环和相位锁定环,用于高灵敏度GPS接收机的微弱信号处理环节.针对所提出的微弱信号系统模型中相关运算的特点,运用平淡卡尔曼滤波器进行信号跟踪.仿真结果表明,新方法能够较好地跟踪到载噪比低至27 dB-Hz的微弱信号,确保了跟踪精度;同时具有较高的灵敏度.     

基于激光散射法的气溶胶颗粒测量系统的接收参数分析

大型民用客机座舱空气中的颗粒污染物直接影响乘客健康和安全,需要采用有效的气溶胶检测系统及时发现空气品质的好坏,光散射式颗粒计数器是常用的检测设备.在光散射气溶胶颗粒粒径和计数浓度测量方法中,测量结果一般受被测粒子折射率影响.为了提高对客机座舱环境气溶胶粒径的测量精度,根据Mie理论和光通量计算公式,对大气中5种常见气溶胶粒子——水、硫酸、硫酸铵、炭黑和金属以及标准粒子聚苯乙烯（PSL）粒子,在不同接收方向角θ和接收孔径半角β值下的散射光通量F与粒径D关系曲线（F-D曲线）进行了全面系统的计算模拟,并模拟采用PSL标准粒子标定,计算并比较了3种接收参数下粒径模拟测量结果与理论值的误差情况.通过对大量模拟结果的比较分析,发现θ为40°和β为45°的接收参数下,5种粒子的F-D曲线较为接近且单调性较好,表明折射率对5种粒子测量结果的影响都较小.     

远场法测量单模光纤参数

本文描述的单模光纤参数测量的远场法具有一次实验便可确定单模光纤归一化频率、纤芯直径和数值孔径这三个主要参数之特点.本文给出了远场法的理论推导、实验方法和实际光纤的测量结果.     

基于PVDF压电材料的压力传感器设计

设计一种基于有机聚偏二氟乙烯(PVDF)压电材料的压力传感器, 其结构包括探头、 电荷放大电路、   滤波电路和电压放大电路. 压力将触头移动, 使振动的弹性铁片产生形变,  通过弹性铁片上PVDF材料的电压信号变化可实现对压力的测量. 该传感器灵敏度为61.22 mV/N, 可应用于多种压力的测量.     

Interaction-based quantum metrology showing scaling beyond the Heisenberg limit

Quantum metrology aims to use entanglement and other quantum resources to improve precision measurement. An interferometer using N independent particles to measure a parameter χ can achieve at best the standard quantum limit of sensitivity, δχ?∝?N(-1/2). However, using N entangled particles and exotic states, such an interferometer can in principle achieve the Heisenberg limit, δχ?∝?N(-1). Recent theoretical work has argued that interactions among particles may be a valuable resource for quantum metrology, allowing scaling beyond the Heisenberg limit. Specifically, a k-particle interaction will produce sensitivity δχ?∝?N(-k) with appropriate entangled states and δχ?∝?N(-(k-1/2)) even without entanglement. Here we demonstrate 'super-Heisenberg' scaling of δχ?∝?N(-3/2) in a nonlinear, non-destructive measurement of the magnetization of an atomic ensemble. We use fast optical nonlinearities to generate a pairwise photon-photon interaction (corresponding to k = 2) while preserving quantum-noise-limited performance. We observe super-Heisenberg scaling over two orders of magnitude in N, limited at large numbers by higher-order nonlinear effects, in good agreement with theory. For a measurement of limited duration, super-Heisenberg scaling allows the nonlinear measurement to overtake in sensitivity a comparable linear measurement with the same number of photons. In other situations, however, higher-order nonlinearities prevent this crossover from occurring, reflecting the subtle relationship between scaling and sensitivity in nonlinear systems. Our work shows that interparticle interactions can improve sensitivity in a quantum-limited measurement, and experimentally demonstrates a new resource for quantum metrology.     

双室流化换热器传热分析

介绍了一种用于腐蚀性乏气余热回收的新型无管束磨损的间热式换热器——双室流化换热器．类比壳管式换热器传热分析,对其传热特性进行了理论研究．研究表明,换热器总热阻由两流化床气固换热热阻和颗粒循环流动传热热阻串联而成;颗粒流量在一定范围内可控制其传热过程;加大气流速度,增加床层横截面积,选用大颗粒及加大颗粒流量等均可强化其传热．为后期研究其传热特性及工业应用提供了理论依据．     

基于电压/频率转换的极简交流电压测量方法

为解决现有交流电压幅值测量方法中对模数转换器性能要求高、硬件电路复杂的问题,采用电压/频率 转换器将交流电压幅度信息调制成数字频率信号,通过分析数字频率信号,可计算出调制前的交流电压幅值。 推导出变换周期内电压/频率转换器的输出频率与输入交流电压幅值的数学关系; 在此基础上设计出仅含有电 压/频率转换芯片和一片双运放的交流电压幅值检测电路。实验结果表明,该方法正确,电路设计合理有效。 该方法利用数字频率信号易积分特性,将每个测试值均用于计算待测信号的幅度,提高了测试数据的利用率, 且简洁的电路设计提高了测量的稳定性。