一种多频率同步信号激励电流源设计

生物电阻抗频谱(BIS)多频率同步快速测量系统中的激励电流源必须满足频谱宽、谱能量均衡、相位同步、输出阻抗高等特殊要求.基于Walsh函数设计了一种周期、二值的九频率同步信号f(9,t),它在1、2、4、8、16、32、64、128和256次等9个主谐波上相位同步,能量分布均衡,功率总和占到了平均总功率的65.52％.介绍了f(9,t)的FPGA实现方法和电压控制电流源(VCCS)驱动电路设计.负载实验表明,VCCS的负载电压理论仿真波形与实测波形高度一致,且具有较高的输出阻抗.确立了一种比较理想的多频率同步激励电流源,为BIS的多频率同步快速测量奠定基础.     

基于FPGA与AD9744的高精度信号源的系统设计

针对多种地面设备测试实验阶段需要模拟各种信号,以完成测试工作,设计了一种基于FPGA和AD9744的高精度模拟信号源。该信号源采用FPGA作为系统的核心控制器,AD9744为数模转换器,通过以太网接收上位机传输的指令并通过RS422接口将命令转发给模拟量板,实现14 bit的高精度D/A转换,可输出多路多幅值直流信号及交流信号。试验结果表明,该系统符合测量系统测试要求,且测试结果电压精度优于0.1%,交流信号频率精度达到0.01%,稳定性高。     

太赫兹功率探测器高灵敏度调制解调系统设计

针对太赫兹被动成像系统前端功率探测器内部引入的低频噪声(1/f噪声)对成像精度的影响较为明显的问题,设计了一种高灵敏度调制解调系统来降低低频噪声对成像的干扰.通过控制外部信号源使功率探测器在正常工作与饱和状态之间快速切换,实现对目标信号的调制,从而将目标信号的频率调制到高于功率探测器引入的低频噪声频段以便将低频噪声滤除...     

频率大范围变换下的电能计量

针对在频率不断变换的情况下对信号功率进行测量的问题,提出了一种可同时测量信号瞬时频率、基波有功功率和视在功率的算法。输入信号为已经滤除了直流和高次谐波的基波分量,通过自适应有限长单位冲击响应(FIR)数字滤波器测量了基波有功功率,通过Prony算法测量了信号的瞬时频率和视在功率,利用改进的最小加权二乘法(WLS)算法提高了功率的精确度。研究结果表明,在频率大量变化的情况下,该算法对信号频率、有功功率以及视在功率的测量的精确度可满足工程应用的需要。     

基于数字锁相环的FPGA多通道频率测量系统设计

针对传统频率测量电路复杂、采集速度较慢的问题,基于FPGA(现场可编程逻辑门阵列),采用全数字锁相环对待测量信号进行倍频,辅以自适应时钟模块、计数模块和串口接收发送模块,设计了多通道频率测量系统,从而达到精简电路并实现对多路待测信号的快速精准测量。实验结果表明,对于100 Hz~10 MHz频率的稳定信号,测量时间仅为100 ms,与标准频率计相比,相对误差<0.5 ppm(1 ppm=10-6)。可用于多路频率信号的实时采集测量。     

MIMO雷达正交线性调频信号源系统的设计

MIMO雷达需要正交线性调频连续波(LFMCW)信号源。针对传统方案无法产生严格正交信号、实现线性调频信号困难、系统干扰较多的问题,设计了基于DDS技术的MIMO雷达正交线性调频信号源。系统以FPGA为主控单元,采用AD9854为核心搭建控制模块,经差分放大电路进行信号调理,结合上位机最终实现输出1~40 MHz的频率可实时程控双路正交单频正弦信号、三角线性扫频信号。通过实验测试,输出频率达40 MHz,峰峰值达5 V,信号稳定度达10-4,信号模式灵活可调,满足正交LFMCW信号源的要求。     

基于多周期测量方法的气压传感器信号采集

利用电激励谐振筒式气压传感器测量气压,电激励谐振筒式气压传感器输出信号的频率与气压呈非线性关系,且与环境温度有关。利用多周期测量方法,通过对信号进行分频准确测量出信号的周期和频率,利用P89LPC935内部的AD转换器测量环境温度进行温度补偿,用曲线拟合法准确计算出气压,气压测量的范围为45~110kPa,测量误差小于0.03kPa。用多周期测周的方法快速准确测量信号的频率(周期)基于2个条件:信号是连续信号;P89LPC935的晶振必须使用外接的高精度、高稳定晶体振荡器(准确度优于5×10-6)。     

基于自补偿技术的时栅电流型激励信号源设计

三相激励信号源的相位对称性将直接影响时栅位移传感器性能,针对这一特点,设计了一种基于自补偿技术的电流型时栅三相激励信号源,该信号源采用直接数字频率合成技术产生三路正交的正弦信号,经相位自检和自修后,使三相激励信号源达到高稳定和高精度三相对称.实验表明该设计大大提高了时栅位移传感器的稳定性和测量精度.     

海底甲烷气泡多普勒测速超声波发生器研制

多普勒效应测量海底甲烷气泡流速,需要一种能发射稳定频率的正弦波且频率可调的超声波发生电路。采用光电耦合实现信号源与驱动电路隔离,两路驱动信号死区时间可控;并采用悬浮电源D类谐振式电路实现频率高达1MHz正弦波信号的功率放大。测试结果表明,该电路可驱动功率为10~50W的超声波换能器,功耗小、频率稳定、波形误差小。     

基于多音激励的NVNA多谐波/互调相位参考实现方法

基于阶跃恢复二极管(step recovery diode,SRD)的脉冲发生器在正弦波激励下输出的脉冲序列具有显著的频域谐波非线性,可为非线性网络矢量分析仪(nonlinear vector network analyzer,NVNA)和大信号网络分析仪(large signal network analy-zer,LSNA)等非线性网络测量平台提供有效的谐波相位参考信号。进一步开发其互调非线性特性的应用,提出一种基于多音信号激励SRD脉冲发生器的NVNA多谐波/互调相位参考实现方案。该方案可以在原有的各次谐波频点附近提供丰富的互调谱线,为未来的"谐波+互调"非线性微波网络测量研究提供相位参考,有效地拓展NVNA对复杂调制信号的测量功能。实验表明:SRD脉冲发生器具有较强的互调非线性,在三音激励下便可获得不少于七音的可用谐波互调谱线;该方案获得的相位参考信号具有小于±0.6°的相位测量随机不确定度,完全满足NVNA的指标要求;互调谱线的分辨率可以任意设置,从几十MHz到百Hz以下。其灵活性和频率分辨率指标优于目前所有的谐波相位参考。     

多功能结构的支撑技术

多功能结构是航天产品前沿技术。本文首先介绍多功能结构的概念 ,然后讨论多功能结构的支撑技术 ,包括理想材料的分析、设计方法、理想材料零件的设计和制造方法、微电子元件的构型优化以及多功能结构设计方法。针对多功能结构设计 ,提出功能驱动的设计框架 ,及基于博弈论的设计方程 ,并给出一个建立设计方程的实例     

Optimum design method of multi-axis force sensor integrated in humanoid robot foot system

The multi-axis force sensor (MFS) has been extensively adopted in humanoid robot foot to obtain external forces/moments acted on the foot while in locomotion. The precision and comprehensive performances of MFS originally determined by its elastomer structure are significant essentially for humanoid robots to keep balance by detection of external forces/moments during walking motion. The reason for the transmission of coupling-error of structure is analyzed and then the optimum method for the function of objective-optimization of MFS compliance matrix, Finite Element Method (FEM), orthogonal design and range analysis method are all proposed synthetically. In addition, the comprehensive performances of MFS designed by the optimum method are analyzed and elaborated in a concrete design case. Finally, the main indexes of the MFS are verified experimentally through humanoid robot’s dynamic walking motion.     

基于压电元件的悬臂梁半主动振动控制研究

为了探讨非线性同步开关阻尼技术(synchronized switch damping,简称SSD)的半主动振动控制系统中开关切换效率对控制效果的影响,详细推导了基于开关切换效率的SSDI(synchronized switch damping on inductor)及SSDV(synchronized switch damping on voltage)的振动阻尼表达式,并搭建了悬臂复合梁振动半主动试验平台,对理论分析结果进行了试验验证.试验结果表明,开关切换的延时越小,控制效果越佳.     

基于转镜运动补偿的弹丸同步摄影技术研究

弹丸的空间飞行姿态是武器性能的一项重要指标。为了使数字摄影相机实现对高速运动弹丸运行轨迹的成像,设计了一种基于转镜运动补偿的弹丸同步摄影装置。在高速数字相机前设置一面反射转镜,当弹丸进入跟踪视场时,利用转镜的旋转补偿弹丸的空间运动,使得由转镜反射到相机像面的弹丸图像偏移在许可范围内,实现同步摄影过程。实验证明该方法能够满足常规弹丸同步摄影的需求。     

Refining the outer camera orientation in synchronized shooting from two spacecrafts

Methods for simultaneous refining the outer orientation parameters of satellite cameras in synchronized shooting from two spacecrafts moving in the same orbit are proposed and investigated. The methods are based on taking into account perspective relations between corresponding coordinates of projections of region elements in a synchronized series of stereograms under assumption that the common aiming point of the cameras does not change during shooting. A method for space shooting simulation is described and used for investigating the dependences of the errors of estimating the orientation angles of the cameras on the number of stereograms and the noise level in projective coordinates of region element images.     

五轴联动机床的圆度测试与同步龙门轴调整

针对应用西门子840D数控系统的五轴联动数控机床,阐述了它基于软件的圆度测试过程,对可能出现的测试结果给出了具体的分析与解决方案。讨论了同步龙门轴的调整过程以及相应参数的设置方法。实验结果表明了文中所述方法的有效性。     

基于方位特征方程的3T-1R并联机构的拓扑结构综合

以SCARA并联机器人的发展为背景,用提出的基于方位特征（POC）方程的并联机构结构综合方法,详述可实现三维平动和一维转动（3T-1R）的并联机构拓扑结构综合的完整过程,给出了13种拓扑结构类型（包括现有的3种SCARA并联机器人构型）及其分类,从中还可进一步衍生出具有实用价值的新机型。基于POC方程的并联机构结构综合方法,每一步都有确定的公式或准则,思路清晰、操作方便。     

基于脉冲星信号的自适应同步采样方法

基于传统GPS/北斗信号的广域同步测量技术易受到恶意网络攻击,可靠性难以得到保障。为解决这一问题,本文利用脉冲星信号周期脉冲精度高、免疫于现有网络攻击的特性,提出一种新型自适应同步采样方法:首先对射电望远镜接收到的脉冲星信号进行多相滤波、消色散和周期折叠处理,得到脉冲轮廓;然后采用最小二乘法监测本地晶体振荡器频率,动态调整定时控制间隔实现自适应同步采样。为验证算法的有效性,本文采用脉冲星J0437-4715的观测数据生成同步信号,实现电网信号的同步测量,利用递归离散傅里叶变换算法计算采样数据的相角和频率,得到相角和频率平均测量误差分别为-9.75×10~(-5)°和9.83×10~(-7) Hz,验证了所提自适应同步采样方法的有效性。     

Evaluation of mechanical face seals operating with hydrocarbon mixtures

Methods are introduced for calculating thermophysical properties of the common volatile media, such as hydrocarbon mixtures in a petrochemical plant. Using a suitable equation of state for simulating thermodynamic equilibrium of the media and taking parallel face seals as geometrical models, a computer program for predicting seal performance of various phase states mechanical face seals (MFS) operating with the mixtures is presented. Based on theoretical analysis and experimental results, a criterion named fluid film pressure coefficient K_m for identifying phase states and phase states stability of MFS is put forward. An appropriate model for determining mean face temperature is set up and compared to the test results. It is shown that the predicted results are in excellent agreement with the test results. It is proved that the methods and program may be useful in practice. It is concluded that performance of MFS can be predicted only if thermophysical properties of a sealed medium could be expressed in suitable expressions.     

钢管旋转的横向伤高速漏磁检测方法与系统

提出了一种基于钢管旋转的漏磁检测方法,实现钢管中横向伤的检测,分析了基于该方法的检测系统设计方法,包括磁化器、脱套式探靴结构、探靴扫描轨迹和数控径向同步进给式横向探靴系统等。现场应用表明,相比现有的钢管直线前进瓦状探靴抱合式检测装置,该检测方法和探伤系统具有配置简单、成本低廉、更换规格时间短和适应高速探伤要求等特点。