双机振动系统的自同步过程分析与试验研究

以双机反向回转驱动振动系统为研究对象,将两电机的转速与激振器间的相位差作为指标对双机驱动振动系统的自同步过程进行分析与试验研究.通过对比相位差的变化发现电机部分对自同步过程的影响最为重要,其次是激振器部分,最后为振动体部分.仿真与试验结果表明:两激振器的初始相位差和两电机的初始转速对实现双机的自同步运动几乎没有影响;在满足同步性条件时,不同供电频率的两电机可以实现同步;当两激振器质量不同时,质量大的激动器相位落后质量小的激动器;当两激振器回转中心至机体质心距离不等时,距离大的激振器相位落后距离小的激振器;可通过调节电机供电频率来减小由电机参数、激振器质量及电机安装位置等内部扰动导致的相位差,使双机实现同步运动.     

全相位时移相位差频谱校正法

为精确估计噪声背景下正弦信号频率、幅值、初始相位,提出了基于全相位FFT谱分析的时移相位差频谱校正法．此方法需对存在时移关系的两输入序列分别进行全相位FFT,直接取主谱线的相位值无需校正即可得到初始相位的估计;利用主谱线上的相位差值即可获得精确的频率估计．同时阐述了传统相位差法向全相位时移相位差法的衍生关系．由于全相位FFT具有良好的抑制频谱泄漏特性,因而该法的频率和相位估计精度非常高,无噪时频率误差处于10^12分辨率级,相位误差可达10^-9度．     

逆流相位变化对混凝土搅拌质量的影响

在理论分析和试验的基础上，研究了双卧轴搅拌机工作过程中逆流相位变化对混凝土搅拌质量的影响，分析了逆流相位变化时混凝土拌和物的运动特点，并在不同相位角工况下，对混凝土拌和物的匀质性及混凝土试块的抗压强度进行测试分析。结果表明：其他条件不变，逆流相位差大于单轴相位角时，搅拌质量较好；逆流相位差小于单轴相位角时，搅拌质量明显变差；逆流相位合理时，混凝土拌和物匀质性指标符合国家标准规定，28d抗压强度比设计强度提高30％左右；推荐逆流相位差大于单轴相位角。     

相位差测量系统的硬件电路

为精确测量两个同频率信号的相位差,设计一种基于DSP的相位差测量系统。该系统采用DSP2812作为测量的主控芯片,其内部集成有捕获单元和A/D模块;运用信道交换技术和降频技术,消除通道带来的附加相移,并将高频信号转化为低频信号以便于测量。测试结果表明,两路输入信号相同时,输入信号频率过大或是过小,测量频率和相位的精度均会明显降低,幅值精度变化不大;两路输入信号峰值、频率相同,相位可变时,信号频率增加或信号幅值过小,系统的测量精度均会有所下降。该相位差测量系统能够实现对两路同频信号的幅值、频率和相位差的精确测量,且可以进一步扩展以实现对多路信号相位差的测量。     

小波降噪在相位差变化率定位技术中的应用

针对实际工程中因相位干涉仪的测量误差较大而导致相位差变化率的测量精度较低、定位精度迅速下降的问题,利用小波阈值降噪法对相位差及其变化率信息进行平滑滤波。该方法可在相位差测量误差较大的情况下进行快速高精度定位。仿真结果表明,相位差测量误差为0.366 5 rad时,相对定位精度在50 s内可达5％。     

行星传动啮合相位计算方法研究

行星传动啮合相位是影响系统动态特性的一种重要因素,调节啮合相位可以实现系统的振动抑制。建立了一种计算行星轮间啮合相位的计算方法。详细讨论了任一行星轮处外啮合与内啮合相位差的计算过程。计算实例验证了方法的有效性,并可根据计算结果确定每个行星轮处更为精确的刚度及误差激励。     

新型相位差可调的多通道信号发生器设计

利用直接数字频率合成器芯片AD9959设计了一种相位差可调节的多通道正弦信号发生器。系统设计以直接数字频率合成(DDS)技术为核心,采用USB2.0控制器CY7C68013实现整个系统的控制。通过对系统硬件和软件分析,搭建了系统实验电路。实验结果表明,信号源产生的输出信号频率稳定,频率切换速度快,可实现任意两个通道间设定的相位差恒定输出,四通道信号源均能对频率、幅度和相位等指标独立调节。     

子阵和相位平滑的相位差方向估计方法

针对相位差波达方向(DOA)估计方法(PDM)的均方根误差偏离克拉-美罗界较多的问题,提出了子阵和相位平滑的相位差方向估计方法(SUPDM).首先将阵列接收信号转换到频域,并把阵列划分为若干子阵,然后对各子阵中心频点处的频谱作相干平均后得到各子阵的输出频谱,再求取输出频谱的相位并进行纵向相位平滑,以平滑后相位的最大最小值的差值的倒数作为方向估计算子,最后采用角度搜索得到方向估计算子的峰值所对应的角度,即为SUPDM的方向估计结果.在不同信噪比和不同角度间隔下,SUPDM的方向估计性能均优于PDM,当存在频谱泄漏时,SUPDM的成功分辨率仍高于PDM和常规波束形成算法.仿真结果表明,在单源入射、信噪比为-5dB时,SUPDM比PDM的均方根误差小0.03°.     

15K热耦合两级脉管制冷机低温段回热器长径比理论及实验研究

为了提高脉管制冷机的制冷量和效率,解决液氢温区以下多级脉管制冷机效率低下的问题,对关键部件之一的低温段回热器尺寸进行了设计优化。针对15 K两级脉管制冷机,首先采用数值模拟仿真的方法研究了低温段回热器尺寸对制冷机内部各项损失以及性能的影响,获得了等效长径比的最优值3.81;然后研制了等效长径比分别为3.81、6.80的两种低温段回热器进行实验对比。实验结果表明,制冷机低温段回热器等效长径比为3.81时,制冷机性能更好,且在30 Hz下,可以在15 K获得制冷量0.91 W,此时各级总输入电功为386 W,整机的比卡诺效率达到4.45%。该研究可为制冷机低温段回热器的设计优化提供参考,对多级脉管制冷机的效率提升具有一定的指导意义。     

地震动相位谱与相位差谱分布特征的研究

引入相位差谱主值的概念,讨论了相位（差）谱与其主值分布函数之间的关系,通过将相位（差）谱与其主值加以区别,能有效地克服过去相位谱与相位差谱概率特征的不协调性。在假定相位差谱服从正态分布的条件下,对相位（差）谱主值的概率分布进行数值计算与模拟,结果与Ｏｈｓａｋｉ对实际地震记录的统计结果非常接近,说明本文的思想是合理的。     

不同相位差正弦型波纹通道内流动与换热特性的数值研究

研究了流体在不同相位差的正弦型波纹通道内周期性充分发展的层流流动特征及强化换热特性,利用数值模拟方法探讨了波纹上、下板相位差对流动与换热的影响.计算结果表明:对于不同相位差的通道在当量直径与入口质量流量分别相同的条件下,流动与换热特性与Re的范围有关,上、下波纹板相位差为0°与180°时通道的阻力较高,相位差为30°时通道的阻力最低,同时也以相位差为0°时通道表面的换热速率最高,相位差为30°时通道表面的换热速率相对较低,即表面换热性能的改善要以压力损失的增大为代价.     

基于相关性相位提取的超声电机频率控制技术

为了解决温度和负载的变化容易引起超声电机转速波动,以及基于转速反馈的闭环控制因转速传感器安装体积和成本在某些特种场合应用受限的问题,提出一种基于相位差信息反馈的频率闭环控制方法:首先,根据电机各类相位差对温度和负载变化的敏感程度,优化选择了相位差反馈量的类型;其次,针对系统机械噪声以及驱动器谐波对相位差计算结果的影响,利用改进的相关性相位提取方法准确提取驱动电压和孤极电压的基频相位差信息;最后,分别就超声电机运行过程中温度和负载变化的情况,给出了相应的频率闭环控制方案。实验结果表明,所提出的方法能有效降低温度以及负载变化导致的转速波动,可提升电机所在系统的转速稳定性。由于其只需采样两路电压信号,故易于工程实现。     

基于全相位的超声信号的时延估计

针对在实际的超声波传输时间的测量中,接收波形起始点不能确定,导致脉冲计数不准的问题,提出全相位相位差时延估计方法,该方法根据全相位的“时不变特性”得到超声波信号的时延估计。首先分别对超声波正逆程信号做全相位频谱分析,根据频谱分析的结果计算出正逆程信号的相位差,再根据相位差与时间差的关系推导出时间差,得到超声波信号的时延估计。当超声波流量计的基波频率为1 Mhz,采样频率为12.5 Mhz,采样点数为507,A/D采样位数为11位时,用该算法分别求超声波大流量数据、干扰数据、静态水数据的时间差,实验结果表明,该时延估计方法能有效地减小超声波传输时间的测量误差,测量误差分别约为33 ns、44 ns、6.5 ns,比数据延拓式相关法的时间差测量精度高,从而提高超声波流量计的流量测量精度。     

基于相位差复指数变换的传声器多声源定位

为了提高多声源定位的性能并且避免针对高频段相位差的去卷绕处理,提出了一种基于相位差复指数变换的传声器多声源定位算法.首先,挑选出信噪比较大的频点,以提高算法对噪声的鲁棒性,并对被挑选出的频点作相位差复指数变换;然后,基于语音信号在时-频域的稀疏性,将被挑选出的频点聚类至各声源;最后,利用各声源包含的频点构建代价函数,使得代价函数最小的假设时延差即为估计的声源时延差.仿真结果表明,该算法充分利用了高频段的相位信息,无需对高频段相位差进行去卷绕处理.相比广义硬聚类算法,该算法收敛速度更快,定位成功率更高,均方根误差更小.     

测声速实验的研究

介绍了利用相位比较法测声速时,共振频率和基准图形的确定和调节方法．     

科氏流量计的时变信号处理方法

针对实际应用中科氏流量计流量缓变的特性,首先建立频率、幅值和相位均按照随机游动模型变化的改进时变信号模型,其次采用一种跟踪信号频率变化能力更好的陷波算法对信号进行滤波,以求其频率;并采用自适应谱线增强器从含有噪声的信号中提取出基频信号;然后通过短窗截取,采用修正的滑动DTFT递推算法实时计算两路信号之间的相位差和时间差,求得质量流量.仿真及实测结果表明,研究方法不仅可以跟踪变化的频率和相位,而且在测量小相位时具有较高的精度,整套算法计算量小,可用于科氏流量计的实时信号处理.     

一种基于相位干涉仪的单站无源定位技术研究

针对传统的多站无源定位技术成本较高且机动性较差等问题,探讨了一种基于相位干涉仪的单站无源定位技术.首先,利用相位干涉仪测出目标相位差信息,采用一种相位差解模糊算法来提高准确度,并计算出目标角度及角度变化率信息.然后,结合具有机动性的观测平台的速度,计算出目标与观测平台的径向距离.最后,结合角度/角度变化率信息和径向距离,实现对目标的定位.与其他无源定位技术相比,该技术成本低且灵活性高.通过MATLAB仿真结果表明,该定位技术可以有效提高目标定位的准确性,为工程实现奠定了理论基础.     

200K/40W自由活塞斯特林制冷机的实验研究

针对温度为200 K低温冰箱,研制了一台大冷量自由活塞斯特林制冷机.实验测试了充气压力和制冷温度对压缩机共振频率的影响;研究了膨胀机固有频率和运行频率对位移相位差的影响关系;采用多点热负荷静态复温法测试了制冷机的静态冷损,证明了氦气和丝网导热对静态冷损影响极小.该样机在200 K时最大制冷量可达40 W(250 W输入).     

200 K/40 W自由活塞斯特林制冷机的实验研究

针对温度为200 K低温冰箱,研制了一台大冷量自由活塞斯特林制冷机.实验测试了充气压力和制冷温度对压缩机共振频率的影响;研究了膨胀机固有频率和运行频率对位移相位差的影响关系;采用多点热负荷静态复温法测试了制冷机的静态冷损,证明了氦气和丝网导热对静态冷损影响极小.该样机在200 K时最大制冷量可达40 W(250 W输入).     

基于绿灯时间的交通子区划分

针对传统交通子区划分方法对协调系统中车流运行状态分析不够透彻导致车流量与协调系统公共周期不匹配的缺陷,将实际交通量转换成系统公共周期下的协调交通量,通过协调系统中车流散布密度进行初级子区划分;分析协调系统车流进入影响因素及运行时协调相位绿灯间相互作用关系,提出基于绿灯时间的交通子区划分方法;对划分出的交通子区协调相位差求解提出切合实际的求解方法,对子区间协调时相位差调整提出合理计算方法,并以双向绿波带宽和最大为目标函数,寻求最佳相位差;最后选取实例利用Vissim软件对进行仿真验证。仿真结果表明,划分出的交通子区协调控制效果优于传统分区的协调控制效果。