全数字开环光纤陀螺工作点实时控制

工作点控制是实用型开环光纤陀螺必须解决的技术问题,为此提出了全数字开环光纤陀螺工作点控制方案。在不增加硬件的情况下,通过提取陀螺信号中的二、四次谐波幅值获得陀螺工作点信号,并作为控制输入量,调整调制信号的幅度,实现对陀螺工作点的实时控制。实验表明,该方案在宽温度范围内使陀螺工作点稳定性达到1.16×10-3,偏差为3.1×10-4,在-40℃到60℃范围内的启动时间小于10s。     

Y波导残余强度调制对IFOG性能的影响

本文首先通过正弦波调制下干涉信号光强分析解调出光纤陀螺的输出信号,进而得出残余强度调制存在的情况下陀螺输出信号的变化情况,同时,通过分析陀螺信号的变化说明残余强度调制对光纤陀螺性能的影响与陀螺精度要求有关,精度越高,其影响越明显.其次,具体分析了数字闭环光纤陀螺受残余强度调制影响的情况下,其解调输出电压变化引起的数字阶梯高度变化,并通过残余强度调制系数与数字阶梯高度的关系式,说明了残余强度调制对光纤陀螺零偏和标度因数的影响.最后,对所得出的残余强度调制系数与光纤陀螺标度因数稳定性的关系进行了Matlab仿真,通过仿真结果,更进一步说明残余强度调制对数字闭环光纤陀螺标度因数稳定性的影响.     

75kW超声波发生器控制信号研究

75kW超声波发生器的控制信号必须满足死区时间稳定,频率可调、稳定,能够间隙激发等要求。采用的是电压驱动型脉宽调制控制芯片TL494CN,其产生方波频率在15~40kHz范围内连续可调,死区时间为3μs。用NE555P产生调制波,该调制波信号与TL494CN产生的频率可调脉冲信号经调制后形成有间隙的方波信号,用于控制功率器件IGBT的驱动电路。从示波器记录的输出波形上可以看出:TL494CN生成的频率可调方波与NE555P产生的调制波经过调制电路后,得到能够间隙发射的控制信号。通过现场试验,该控制信号能够控制IGBT的驱动电路实现大功率超声的激发,且满足大功率超声激发的要求。     

基于伪随机辨识的光纤陀螺前向增益估计

前向增益(FPG)是影响光纤陀螺检测信噪比和死区非线性效应的重要参数.从光纤陀螺物理模型出发推导FPG表达式,分析了FPG中各物理环节在空间环境下的性能变化及其对FPG的影响.在数字闭环光纤陀螺相干检测的基础上提出采用伪随机相关辨识法对FPG进行在线估计的方法,通过在反馈阶梯波上叠加伪随机扰动作为辨识的输入信号,在数字信号处理器内进行相关解调的同时进行伪随机相关辨识,实时提取出FPG的值.对陀螺正常工作时的被调制信号、方波解调信号、伪随机扰动辨识输入信号和伪随机解调信号的相关性进行了仿真计算,结果表明伪随机扰动辨识法能够在不影响陀螺的正常工作的情况下实现FPG的实时在线估计.介绍了伪随机扰动辨识法在硬件中的实现方式,并在光纤陀螺SFS光源组件辐照试验中对FPG进行了实时估计,结果表明FPG的估计能够反映出SFS光源出纤功率的降低及陀螺随机游走系数的变化情况.     

光纤陀螺中偶次谐波引起零偏误差的分析(英文)

本文介绍了一种计算由偶次谐波引起光纤陀螺零偏误差仿真方法,根据计算光纤陀螺的零偏误差可以用贝塞耳函数和三角函数表示.在计算中我们发现光纤陀螺的零偏误差与调制信号中的偶次谐波和光纤中由于偏振现象引起的角度误差有关.当调制深度设置到3π/5附近时,零偏误差可以减少到最小.由于制信号中的偶次谐波是引起零偏误差的主要原因,我们使用频谱分析仪测量了调制信号中的偶次谐波.此外,我们还通过光纤陀螺的输出测量了光纤陀螺的零偏误差.通过仿真得到的光纤陀螺零偏误差结果得到了试验的验证.     

对称复位调制技术在小型化光纤陀螺中的应用

2π复位调制是光纤陀螺全数字闭环处理技术的一个重要环节。由于小型化Y波导的半波电压提高,小型化光纤陀螺的调制信号达不到2π复位的要求。通过分析闭环复位的原理,提出了一种新的对称复位调制技术,成功实现了小型化光纤陀螺的复位调制闭环控制。     

光纤水听器调制激光光源的一种实现方法

在干涉型光纤水听器的信号检测技术中,采用相位载波零差检测方式,直接调制激光光源,具有明显的优越性。提出了一种实现方法,通过产生高频正弦波,对激光光源(多量子阱分布反馈激光器),进行直接驱动调制。光源调制输出波形精确多样(正弦波、三角波(包括锯齿波)和方波),输出频率大范围(0～20MHz),连续可调。实验表明达到了水听器对光源的要求。此调制技术也可在光纤通信等其它领域得以应用。     

再入式光纤陀螺实用化技术研究

再入式光纤陀螺（Re—FOG）使相互干涉的两路光循环进入光纤环,通过缩短光纤长度克服温度和应力引起的误差。本文研究了再入武光纤陀螺实用化的相关技术;提出了一种采用脉冲相位调制的信号检测方法;设计了专门的数据通讯模块。实验结果表明：所提出的信号检测方法可分离出所需循环次数的信号并解算出陀螺转速;所设计的通讯模块能保证实现陀螺与导航计算机之间的快速、稳定、准确的数据传送。再入式光纤陀螺可成为实用化的新型光纤陀螺。     

光纤陀螺“死区”测试分析与建模

针对采用方波偏置调制、阶梯波反馈调制方案的全数字闭环光纤陀螺"死区"现象的机理进行了实验和仿真研究.为了考察闭环检测反馈环节对干扰的影响,在开环检测的状态下,叠加了长周期固定台阶高度的数字阶梯波,得到阶梯波总高度和开环输出之间的相关性,建立了含干扰通道的光纤陀螺开环检测模型.根据形成数字阶梯波电压大小的等价性,将上述开环模型转换为闭环模型,对闭环简化模型进行了理论分析和仿真计算,并与闭环"死区"测量曲线进行了对比.实验样机阶梯波电压和开环输出线性相关系数为0.97,根据开环测得的耦合系数仿真出的闭环"死区"范围与实验值相差6.7%.结果表明:干扰随阶梯波电压线性变化是闭环光纤陀螺"死区"产生的机理之一.     

基于FPGA的QAM信号发生器设计

在直接数字频率合成技术原理和正交幅度调制信号发生器原理的基础上,利用FPGA的DSP开发工具DSPBuilder对正交幅度调制信号发生器建模设计,对模型进行算法仿真产生QAM信号。然后利用ALTERA公司提供的Singalcompiler工具对其进行编译,产生QuartusII能够识别的VHDL源程序和ATOM网表文件,同时用ModelSim和QuartusII进行功能仿真和时序仿真,仿真结果表明设计方法的正确性和实用性。     

EMD和二进正交小波分解对旋转机械振动信号处理效果的研究

二进正交小波分解通过一组高、低通正交镜像滤波器，以二分频形式把信号分解到各个频段中，经验模式分解（EMD）具有类似性质。但由于分解原理问的差异，对同一信号有不同处理效果。以故障滚动轴承振动信号处理为例，对比分析两种方法的处理效果，表明对于旋转机械，由于故障信号往往表现为调幅形式，而且相互间具有不同的载波与调制波频率，EMD方法是以信号的真实物理意义实现自适应二分频分解，能完整保留各个调幅信号，二进正交小波变换严格按照数学意义分解信号，势必破坏调幅信号完整性，影响故障定位，对比处理效果，EMD提取故障特征频率的效果要比二进正交小波分解好。     

基于CCD探测器的全视场层析成像方法研究

由正弦信号驱动PZT调制参考镜以实现参考光相位调制,CCD光探测器的曝光时间为正弦驱动信号的四分之一周期,利用频率-同步探测技术,在一个参考光调制周期共提取四帧全视场参考光与样品反射和散射光干涉图像.为了获得最优的参考光信号调制参数,一种基于PID控制器的闭环控制技术与数字移相相结合的方法用于调制系统,采用50Hz的理想正弦曲线的数字离散量来控制PZT的调制幅度,数字移相电路调整PZT的振动相位来保证最优调制参数的获得.CCD(频率f=200Hz)由软件驱动,采用积分算法,实现了由CCD探测器提取微弱全视场层析信号的方法.     

The implementation of a digital sine wave oscillator using theTMS320C25: distortion reduction and applications

The implementation of a digital sine wave oscillator using the TMS320C25 digital signal processor (DSP) is described. The system is implemented with the Dalanco Spry model 25 DSP board, and a software system is designed whereby an IBM PC host computer provides control of the waveform generator functions and parameters. Waveforms are generated using the lookup-table (LUT) method. The methods of direct LUT and linear interpolation of missing samples are implemented and compared with a method that uses a trigonometric identity to reduce the harmonic distortion of the sine wave by effectively increasing the table length of the direct LUT method. The results of an experiment performed in the digital domain are presented without consideration of the problem of analog reconstruction. The oscillator can produce a sine wave without the nonuniform sampling distortion associated with fractional addressing, over the range of 7.2 Hz to 58.8 kHz, with a resolution of 7.2 Hz using 384 data words. The trigonometric identity method uses less data memory than other methods for the same distortion levels. Waveforms for the sum of two sine waves, a frequency swept sine wave, amplitude modulation (AM), and frequency modulation (FM) signals are shown as applications of the waveform generator     

基于CPLD的单半正弦脉冲发生器的设计

为了能够满足对振动台进行冲击测试的需求,利用CPLD实现了输出单半正弦脉冲,解决了单脉冲信号输出的控制问题。系统使用VHDL编制程序并加以D/A转换芯片、可调增益控制器等构成。试验表明用该方法生成的脉冲波形无失真、可调节脉宽范围1ms～20ms,幅值稳定可调,可用于振动台的冲击测试实验,也非常适用于实验教学和其它科研工作。     

捷变正弦信号源波形建立时间的精确测量

针对正弦信号源捷变状态切换后的建立时间、开机后波形建立时间以及过载恢复时间等的精确测量问题,提出了一种基于局域波形四参数拟合的测量分析方法,然后将拟合模型参数拓展到全局,进而获得拟合回归波形与过渡过程波形的回归残差波形。该波形的收敛过程反映了正弦波建立过程中的残差收敛变化过程。以它为目标对象,加上主观设定的建立时间的条件判据,可以获得正弦建立时间的起始和终止两个时刻点,最终获得完整的正弦信号建立时间。在两组不同条件下的状态切换实验结果,验证了该方法的有效性和可行性。该方法也可以推广应用到脉冲调频、脉冲调幅、脉冲调相、捷变频信号的建立时间测量评价中。     

Chirp signal matching and signal power optimization in pulse-echomode ultrasonic nondestructive testing

Chirp pulse compression is a signal correlation technique that uses frequency modulated pulses as transmitted signals. Usually, signals with linear frequency modulation are applied. They can be generated rather easily, but their spectra are not totally matched to the transfer function of ultrasonic systems. In pulse-echo mode operation, with signal duration and consequently the time-bandwidth product being critical parameters, waveforms should be applied which make full use of the available power and bandwidth resources. We report here two methods to improve the overall efficiency of an ultrasonic pulse-echo system. Transmitter signals with constant amplitude level and nonlinear frequency modulation can be generated in such a way that they are spectrally matched to the system. A formula for the calculation of such a matched nonlinear chirp signal is presented. This modulation scheme also leads to a side-lobe level reduction of the compressed pulses. The application of square wave chirps derived from sine type chirps yields an additional gain of echo signal amplitude. Moreover, the complexity of the signal generation hardware is reduced. The methods are illustrated by an example     

应用于边带调制PDH激光稳频的信号源设计

基于直接数字频率合成芯片AD9959、锁相环芯片ADF4351,结合开源电子平台Arduino（基于微处理器ATmega328）,建立参考到同一个外部频率参考的多路信号源,能够输出频率为0 Hz～4.4 GHz的正弦波,频率、相位、幅度可以通过USB端口和控制面板灵活控制,通过混频和叠加等手段,产生边带调制PDH激光稳频需要的调制信号和解调信号。该信号源集成度高、成本低且能在实验室条件下替代商品仪器应用于边带调制PDH激光稳频等实验,解决了限制边带调制PDH激光稳频推广应用的一个重要障碍。     

基于峰值检测的MEMS器件微弱电容检测电路

针对MEMS器件研制中微弱信号的检测问题,提出了一种适用于电容式MEMS器件的微弱电容检测电路.此电路采用峰值检测技术,原理及结构简单;只检测待测电容的变化量,既可用于差分式检测,也可应用于单一待测电容的情况.首先利用正弦载波信号和微分电路对电容量进行载波调制,再通过减法电路得到幅值与电容变化量成比例的正弦信号,最后采用峰值检测方法解调信号,得到直流量输出.利用微小可调电容进行标定,结果表明检测电路的线性度良好,灵敏度约为3.631V/pF,精度达到0.2%.利用该检测电路检测MEMS陀螺上振动频率为2.85kHz的梳齿驱动器的电容量变化,输出信号频率为（2.85±0.02）kHz,误差低于0.7%,说明该电路能够应用于MEMS器件的微弱电容检测.     

基于相控阵激光超声的裂纹衍射增强试验研究

针对超声衍射时差法(TOFD)存在检测精度较差、区域检测可靠性不够和信号信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)低等问题,提出了一种基于光纤皮秒激光器和高速旋转镜的相控阵激光超声裂纹检测方法。利用有限元方法模拟热弹机制,建立二维瞬态激光超声力-固耦合模型产生横波与纵波在缺陷处发生的衍射现象,分析了裂纹尖端不同奇异点、声波不同中心频率和相控阵激励源不同位置对声波衍射的影响,通过衍射信号的信噪比和位移幅值两个计算指标来分析变化规律,并进行了试验验证。结果表明:数值模拟与试验结果有较好的一致性,相控阵激光源较传统单束激光源对衍射信号幅值和信噪比有明显的增强作用,纵波衍射信号信噪比较理想;衍射信号幅值随裂纹尖端奇异点增加和声波中心频率减小而增大;信噪比随尖端奇异点增加而增大,随声波中心频率一定范围增加无明显变化,随激光源距离的增加呈现先增加后减小的趋势;缺陷定量分析时计算出的裂纹长度与实际裂纹的误差均不超过6.8%。