谐振式微加速度计差频检测电路研究

微机械谐振式加速度计的输出频率信号不易受到环境噪声的干扰,在传输和处理过程中也不易出现误差.针对实验室加工的谐振式微机械加速度传感器,采用静电激励和电容拾振的检测方式,设计了电容拾振检测电路和差频输出电路,实现了谐振式加速度计的微弱差频信号检测.利用精密分度盘对该加速度传感器进行了性能测试,实验室测试灵敏度为25.7 Hz/g,达到了设计要求.     

硅微悬臂梁谐振器的电激电拾方法研究

采用电热激励、压电拾取方法对硅微机械悬臂梁的谐振性能进行了实验研究。成功实现了对硅微悬臂梁谐振器前三阶振型的实验测试。电热激励利用在硅微机械悬臂梁表面优化设计的热激励电阻加以实现。为拾取硅微悬臂梁的微弱谐振信号,在硅微悬臂梁表面优化设计并制作了压敏电阻全桥,利用压敏电阻的压电效应实现对谐振微弱信号的拾取。     

某经纬仪方位谐振频率分析

谐振频率是光电经纬仪的一个重要指标,直接影响着经纬仪的动态特性和跟踪精度。工程上对光电经纬仪进行谐振频率估算时,一般采用霍尔兹法。但实际上由于光电经纬仪结构十分复杂,很难精确地计算其等效惯量与刚度,即使算出来其结果的误差也很大。本文针对某经纬仪的垂直轴系进行结构简化,建立了方位谐振频率分析的弹簧力学模型,通过有限元分析计算了在等效支承条件下的前几阶固有频率和振型图。计算结果与伺服系统正弦激振测试结果基本一致。     

光电跟踪伺服系统的输入多采样率满意控制

针对成像跟踪器低采样率帧频特性对光电跟踪伺服系统控制性能的影响,提出了一种基于输入多采样率控制原理的满意PID控制器.应用输入多采样率控制原理,提高了控制系统的稳定度,减小了跟踪器的低采样率帧频特性对系统跟踪性能的影响.将输入多采样率PID控制器的参数求解转换为满足极点约束和方差约束的多目标满意优化问题,从而使伺服系统的跟踪性能满足指定的快速性和精度指标要求.对所提出方法的有效性进行了实验验证,结果表明:在成像跟踪器的输出帧频为25Hz的条件下,所提出的输入多采样率满意PID控制器能够减小光电跟踪伺服系统工作模式切换带来的超调和振荡,对0.5Hz正弦信号的动态跟踪精度能够提高2个像素点;能够有效降低成像跟踪器的低采样率帧频特性对伺服系统控制性能的影响,提高了系统跟踪目标的稳定性、动态性和跟踪精度.     

大间距空间角度测量技术进展及分析

角度测量广泛应用于工业生产和国防军事领域,介绍了大间距空间角测量技术研究进展并对典型测量设备进行了分析。提出了一种基于机器视觉的动态角测量方法,利用高精度两轴伺服系统识别跟踪远处场景中的十字分划靶标,利用图像处理算法实时计算跟踪偏移量并传递给两轴伺服系统进行高低、方位角度修正。通过构建被测对象、合作目标和角度测量传感器三者之间的角度坐标系传递模型,实现了武器系统调炮精度检测。另外也可用于光电桅杆偏移量及火炮身管晃动量检测,具有精度高、成本低等特点,适合于外场条件下大间距空间角测量。     

Bernal-Stacked双层石墨烯1.06μm谐振增强型光电探测器设计方法

石墨烯对光的吸收率较低,通过与光学谐振腔结合限制光场,可有效提高石墨烯探测器件对入射光的吸收.以电磁场传输理论为基础,推导了双层石墨烯光学谐振腔中的光场分布,建立了谐振增强型光电探测器传输矩阵数理模型,对Bernal-Stacked双层石墨烯的谐振增强型光电探测器结构参数进行数值计算,并对探测器性能进行分析.结果表明,设计的探测波长为1. 06μm谐振增强结构光电探测器,双层石墨烯的光吸收率达到96. 78%,大幅提升了对微弱光信号的探测能力.     

结构因素对雷达伺服系统性能影响及其测试研究

伺服机械结构是伺服系统的控制对象,也是伺服系统的重要组成部分,其结构因素如转动惯量、摩擦、齿隙无疑将会对系统的性能产生各种影响.主要就转动惯量、摩擦、齿隙等机械参数对伺服系统性能影响进行了讨论及并对其测试方法进行了研究.     

基于自适应自抗扰控制技术的2 m望远镜K镜的速度控制研究

为了满足2 m望远镜系统中消旋K镜伺服系统的速度控制性能,提出一种基于控制律参数自适应的自抗扰控制新方法。首先,基于速度回路被控对象,设计了二阶线性扩张状态观测器,以实现对扰动的实时观测;然后,为了提高速度环动态和稳态性能,采用回归分析方法,设计了控制律参数基于输入速度变化而自适应调整的比例控制器;最后,搭建了消旋K镜伺服控制实验系统,在速度阶跃信号激励下开展实验研究。结果显示:与传统PI和自抗扰控制器相比,系统以0.001（）/s速度运行时,稳定时间从7.3 s、3.2 s减少至0.9 s;以10（）/s速度运行时,系统超调量从8%、62%降低至无超调;在中低频段的扰动抑制能力最大提高了23 dB,性能得到了提高,可满足K镜伺服系统高精度的速度控制性能要求。     

微弱光信号检测系统的研究北大核心

为了解决光电检测系统检测微弱光信号时的噪声问题,通过建立等效电路模型,推导出了光电检测电路输出信噪比公式并分析了影响系统噪声性能的关键因素。设计了一种可探测微弱光信号、具有宽动态范围和自动换档功能的光电检测系统。实验结果表明,该系统可对微弱光信号进行精确探测。     

谐振式传感器振动特性测试系统

采用激光测振仪测量振动元件表面的幅值。用于检测谐振式传感器振型的测试系统,主要由计算机、激励信号源、激光测振仪、数据采集卡组成。计算机控制激励信号源产生与被测谐振式传感器一个模态所对应的固有频率相一致的激励信号,激励被测谐振式传感器,使之处于受迫振动状态,计算机通过数据采集卡控制激光测振仪对被测谐振式传感器的振动元件进行空间扫描,测出被测谐振式传感器振动元件表面各点的振动信号,通过数据采集卡将激励信号和激光测振仪测出的振动信号采集到计算机中,计算出振动信号与激励信号的幅度和相位差,解算并绘制出被测谐振式传感器该模态对应的振型。     

高灵敏度、大动态范围光电接收电路设计与实现

无人机载的激光半主动导引头具有机动灵活、打击范围广、命中精度高等优点,在制导武器领域里占有重要的地位。为提高光电接收系统的灵敏度、动态范围和抗杂散光性能,通过对基于四象限雪崩光电二极管(QAPD)光电接收系统的分析,设计了前端信号调理电路与后端信号处理电路。试验结果表明,系统灵敏度达到了100nW,动态范围为45dB,峰值跟踪最大误差比例是1.06,在杂散光环境下可以工作正常,实现了闭环控制。研究结果对光电接收电路的设计具有一定的应用价值。     

光电跟踪系统激光测距变束散角应用分析

在针对机动目标跟踪的光电跟踪系统设计中,为了确保激光回波率,提出变束散角的激光测距方法。计算表明该方法可进一步提高光电跟踪系统跟踪机动目标时的动态测距性能,可为反导武器系统准确拦截高速机动目标提供重要保障。     

基于FPGA增量式编码器的接口设计与实现

光电增量式编码器,又称光电角位置传感器,是电气传动系统中用来测量电动机转速和转子位置的核心部件。分析了光电编码器4倍频原理,提出了一种基于可编程逻辑器件FPGA对光电增量式编码器输出信号4倍频、鉴相、计数的具体方法,它对提高编码器分辨率与实现高精度、高稳定性的信号检测及位置伺服控制具有一定的现实意义。经实际项目论证,该...     

低噪声单微粒散射光检测电路

针对单微粒散射光信号弱、脉宽窄的特性,设计了一种低噪声宽动态范围光电检测电路.首先对单微粒散射光脉冲检测原理进行了分析;然后根据散射光脉冲信号特征对检测电路进行了设计;最后搭建了实验系统并对检测方法性能指标进行了评估.实验结果表明:设计的电路带宽为1.5 kHz～1.2 MHz,总输出噪声的均方根值为3.51 mV,计算结果与实验结果基本一致,误差为3.33％.该光电检测电路能够有效地对微弱的散射光信号实现低噪声放大,为后续处理提供了稳定的信号.     

自适应变阻尼控制算法在随动系统中的应用

为了提高电动舵机系统的动态响应性能,文中提出了一种自适应变阻尼控制方法。首先,在分析舵机传递函数的基础上对其进行了简化;其次,分析了无阻尼自然频率和阻尼比对系统动态性能的影响;再次,结合常规PID控制结构简单、易于实现和遗传算法自适应能力强的优点,设计了基于自适应变阻尼控制算法的新型变阻尼控制器;最后,通过仿真结果对比,表明自适应变阻尼控制方法可以优化随动系统的动态响应性能,系统单位阶跃响应速度快,无超调。     

光电轴角编码器莫尔条纹误差信号补偿

为保证光电轴角编码器在恶劣工作环境下的细分精度,提出一种基于Hilbert-Huang变换的误差补偿方法。针对编码器系统受正弦振动引起的测角故障,提出一种莫尔条纹误差信号的数学模型;采用经验模态分解算法,获取误差信号的本征模态函数,分别对本征模态函数进行希尔伯特变换解调分析,提取包含干扰特征的莫尔条纹信号;同时,基于光电轴角编码器的精码信号方波信息,获取精码信号的基波时域频率;提取与基波时域频率匹配的本征模态函数包络分量。以24位光电轴角编码器为实验对象,实验结果表明:编码器莫尔条纹信号动态细分误差峰值由约200降低到1.54左右,细分精度明显提高。     

Suppression of torsional oscillations in a high-performance speedservo drive

This paper deals with the problem of mechanical resonance in modern servo drive systems having the speed control loop bandwidth and resonance frequency above 100 Hz. To enable the extension of the range of stable gains in the presence of flexible coupling, a simple and straightforward modification of the speed loop controller is proposed in order to augment the performance of present speed controllers and to make them accordant with mechanical structure suffering from the compliance problem. This paper is comprised of the analytical considerations, straightforward design guidelines, and results of experimental verification obtained by an experimental setup with the elastically coupled 7-N m synchronous servo motor and mechanical resonance frequency of 160 Hz     

基于循环前缀频域自相关的OFDM信号频谱感知

针对无线通信频谱资源有限并且利用率非常低的问题,研究了认知无线电系统中基于信号典型特征的频谱感知策略,并进行动态频谱检测.提出了一种基于循环前缀频域自相关的频谱感知算法,利用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)信号的循环前缀具有循环平稳特性,在信号频域进行自相关运算,设定判决门限,完成对信号频谱的检测,同时具备较好的抑制平稳噪声和干扰的能力.在低信噪比或者噪声不确定度大的应用场景下,能够获得比能量检测方法更优、更稳定的频谱感知效果,增强了噪声鲁棒性.在算法中采用双门限检测,进一步减弱了噪声不确定度对检测性能的影响,提高了频谱感知性能.     

光电平台角位置信息摩擦观测补偿技术

为了提高光电伺服稳定平台的稳像精度,根据平台所受摩擦扰动作用原理,提出一种基于机构运行角位置信息的摩擦观测补偿方法。首先,建立光电伺服平台精确控制模型,并运用LuGre摩擦模型对平台所受摩擦力矩进行分析;然后,基于机构运行的角位置信息,采用最小二乘法进行加速度估计,设计基于机构运行角位置信息的扰动观测器进行摩擦观测补偿;最后,在Matlab/simulink中建立系统仿真平台,进行仿真及实验验证。将稳定平台安装于模拟转台上进行实验,给转台施加10 Hz正弦信号,对平台摩擦观测补偿前后的实验数据进行对比分析,实验结果表明,该补偿方案在模拟飞行转台以10 Hz频率做正弦运动的情况下,摩擦观测补偿前后,平台稳像精度由26 μrad减小到17 μrad,性能提升34.6%,该方法可以有效增强系统的抗干扰能力,提高系统稳定性能。