基于SAWF的亚皮秒级时间间隔测量

高精度时间间隔测量在通信、雷达、卫星等领域都具有十分重要的意义，为进一步提高时间间隔的测量精度，研究了一种基于声表面波滤波器作为时间内插器的亚皮秒级时间间隔测量方法.该方法由脉冲信号激励声表面波滤波器产生窄带信号，经采样、插值重建后，通过互相关算法获取待测的时间间隔，首先通过仿真分析声表面波滤波器的中心频率、采样频率、信噪比等关键参数对测量精度的影响；然后优化系统参数，提供一种低成本、易实现的解决方案；最后开展实验验证.测试结果表明，采用中心频率为70 MHz的声表面波滤波器，采样频率只需200 MHz,时间间隔的测量精度就可优于1.00 ps(标准差).     

LSAWs技术检测超薄low-k材料机械特性的匹配算法

激光激发超声表面波法(LSAWs)是一种无损检测技术,其理论依据为表面波在分层材料中传播时发生频散.在检测超薄low-k薄膜材料机械特性时,LSAWs方法在准确性、快速等方面比传统的纳米压痕法具有明显优势.对大量的实验数据进行了细致分析,得到了频率低于200 MHz的表面波频散曲线的特殊规律,并在此基础上建立了一种基于二分法的快速查找算法,实现了理论与实验频散曲线的快速匹配.超声表面波技术对超薄low-k膜层材料的弹性模量进行在线检测时,采用快速匹配算法可以显著提高检测速度.     

基于激光衍射法的水下低频声源的深度探测

为了探测水下低频声源的深度,基于声光衍射效应及润湿效应建立了可升降的光学探测系统。实验中,在自然水面放置一个铝制圆柱体,由于润湿效应导致被测液体表面发生弯曲,从而使水下低频声信号传播到水-空界面产生液体表面波。当激光斜入射到液面时,表面波对其进行振幅和相位调制,实现低频声波的声光衍射,实验上可观察到清晰、稳定的衍射图样。结果发现:改变声源深度,可得到不同声源深度的衍射图样。理论上得到了经表面波调制后衍射光场分布的表达式,基于对衍射图样的分析,推导出表面波振幅的解析式。对不同深度下声源激发产生的表面波振幅进行数值拟合,得到表面波振幅与声源深度的解析关系式,发现表面波振幅随声源深度的增加而减小,从而实现了对声源深度的探测。     

多孔 Low-k 材料各向异性特性声表面波测量模型

声表面波技术可无损测量纳米多孔介电薄膜材料的机械特性参数.采用横观各向同性模型表征二维周期性多孔薄膜的结构特性,推导了表面波在周期性纳米多孔薄膜/硅基底结构中的传播模型.通过编程计算数值算例,得到了薄膜各向异性结构特性及弹性模量对表面波色散曲线的影响.结果表明,纳米通孔方向与传播方向间的角度差会对色散曲线产生明显影响,在垂直于通孔的传播方向不能测出弹性模量E′.最后给出了有助于改善测量精度的措施.此模型可用于纳米多孔低介电常数材料各向异性特性测试实验.     

虚拟频谱滤波器的仿真与设计

文章选取NI公司的LabVIEW编译软件来设计一个双通道频谱滤波器。主要用于分析由仿真信号产生的带噪声信号。根据带通滤波器后的频率响应,以及滤波前后的信号的双通道谱测量结果,来检测滤波后的信号频谱是否存在于通带范围内,从而设计出一个实际可应用的虚拟频谱滤波器。     

全反射比较法测量液体折射率色散的研究

基于全反射原理,提出一种用比较法测量液体折射率色散的方法.分析了棱镜全反射比较法测量液体折射率色散的基本原理,推导得到折射率色散的计算公式.结果表明:待测液体折射率色散与标准液体折射率色散、全反射极限出射角有关,与棱镜折射率色散无关;搭建相应的实验光路及系统,通过与阿贝折射仪及双棱镜法测量折射率色散对比证明了该方法的准确性.实验测量了葡萄糖水、印度墨水、聚苯乙烯溶液、品红溶液、唾液、汗液及不同浓度蜜糖溶液样品的折射率色散曲线,同一样品的折射率随着波长的增加而降低,并通过柯西色散公式得到相关样品色散曲线的拟合方程.实验表明:测量液体折射率的精度约0.000 2;分离餐后汗液、唾液的折射率明显高于餐前,这一实验结论给糖尿病的无创检测血糖提供一种可能的思路.文中提出的方法不需要棱镜折射率及其色散数据,具有实验系统简单、样品量少、测量过程方便、测量精度高等特点,不仅适合于透明及弱吸收散射的液体,而且可被用于固体折射率色散的测量,具有实际推广应用意义.     

强噪声下微弱信号处理方法研究

机械设备中信号检测时有用信号比较微弱且存在较强的噪声,给信号检测与处理带来了一定的困难。针对这个难题,采用相关检测、自适应滤波器等微弱信号检测方法,从噪声中检测出微弱信号。首先介绍了相关检测法与自适应滤波器的基本原理,重点阐述相关检测法与自适应滤波器结构及去除噪声干扰的方法,分别用时域与频域方法对微弱信号进行提取。最后在机械实验台上进行验证,实验结果表明：相关检测法与自适应滤波器均能去除干扰信号,提取到有效信号。     

基于特征值拟合优度的频谱感知算法研究

现代拟合优度频谱感知算法直接采用信号的样本或能量作为拟合统计量,对独立的接收信号表现出良好的检测性能,对相关信号则表现不出令人满意的效果．基于最大特征值的拟合优度频谱感知算法可表现出更好的检测性能,但是基于最大特征值的拟合优度算法是半盲检测算法,需要已知噪声的功率,这在实际应用中是难以实现的．为此,提出了新的基于最大最小特征值的全盲拟合优度频谱感知算法．同时基于随机矩阵理论成果,推导分析了新算法的检测概率、虚警概率和判决门限．实验结果表明,新算法有效克服了噪声不确定性问题,相对于其他拟合优度检测算法性能有所提升．     

基于同步挤压S变换的探地雷达信号消噪方法

为提高对探地雷达低幅度有用信号的识别效果,提出了基于同步挤压S变换的消噪方法.首先将含噪声信号进行S变换,并计算出信号的瞬时频率,再将信号的时频能量进行重新集中,从而获得高分辨率的压缩时频谱.然后根据噪声出现的时间和频率,设计相应的二维滤波器在时频域对信号进行消噪.在消除噪声能量后,再进行反变换得到有用信号.由于在压缩时频谱上可以更好地区分有用信号和噪声,消噪时有效信号的能量可以被尽可能多地保留下来.仿真信号和探地雷达实际信号的处理结果表明,利用同步挤压S变换在时频域进行消噪能够取得很好的效果.     

左手介质中表面波特性

针对电磁波在左手介质中的传播性质,研究了表面波产生的条件,得出了TE、TM偏振表面波波矢方程。利用麦克斯韦方程得出了表面波的色散特性、能流特性。分析表明非互补介质界面不能同时传播TE表面波和TM表面波。在界面两边介质里的能流方向相反。