基于协方差矩阵的VNA/NVNA/LSNA测量不确定度传播规律与分析方法研究

为了对微波元器件和无线系统的前端进行表征,矢量网络分析仪(vector network analyzer,VNA)、非线性矢量网络分析仪(nonlinear vector network analyzer,NVNA)和大信号网络分析仪(large siginal network analyzer,LSNA)是最为常用的频域测量平台,对其测量结果的不确定度分析是仪器与计量领域中当前研究的热点之一.根据这3种仪器的测量原理和校准理论,首次归纳出了此类频域测量平台的不确定度传播规律,并针对“多频点、多变量、复量值”测量条件下变量间的高度相关性,提出了一种通用的基于协方差矩阵的不确定度分析方法及流程.在国产VNA产品和自主构建的NVNA原型样机上对脉冲信号的测量实验表明,该方法与忽略互相关信息的不确定度分析结果存在显著差异,其有效性和准确性可以通过Monte Carlo仿真得到验证.     

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。     

可用于混频器表征的非线性矢量网络分析仪

非线性矢量网络分析仪(NVNA)是一种针对射频微波器件非线性行为表征的测量装置,通过引入一个相位参考信号实现复杂被测对象的相位谱测量,目前主要用于功率放大器(PA)的表征和建模研究。提出了一种基于双相位参考结构的NVNA改进方案,并尝试用于混频器的非线性行为表征研究。该方案采用一个"步进式"的多频正弦信号作为"主"相位参考,以实现高频谱分辨率的多频段测量,同时引入第2个低频谱分辨率的"辅助"相位参考提供各测量频段的相位同步。该方案能够显著提高测量装置的信噪比,具备对多频段、"调制+谐波"复杂被测对象的测量表征能力。实验表明,该方案可以提供小于±0.2°相位谱测量稳定度,能够进行混频器在复杂调制状态下的相位和谐波失真特性分析。     

一种射频功放“谐波+互调”复杂非线性测量方法

提出了一种针对射频功放在调制信号激励下的"谐波+互调"复杂非线性测量方法。利用超低占空比Pulsed-RF信号驱动SRD脉冲发生器,该方法能够获得一种特殊的脉冲序列作为相位参考信号,并用于构建新型的非线性矢量网络分析仪NVNA测量装置。该相位参考信号能够在原有的各次谐波频点附件生成大量高频谱分辨率的调制谱线,从而保证NVNA实现"谐波+互调"复杂非线性的测量表征。实验表明,该方法在各次谐波频段可测量不少于180个有效频点,相位谱测量准确度可以达到±1°,能够获得射频功放在调制信号激励下的时频域行为特性。     

计量型原子力显微镜的非线性误差及轴间耦合误差的校准

本文研究了原子力显微镜的计量校准问题,建立了校准的数学模型,这个数学模型可以用于各种ＳＰＭ的校准中。对于位移轴的非线性误差和耦合误差进行了校准,给出了校准后残余误差的测量结果。并对一块经过ＰＴＢ检定的样板进行了测量,测量结果表明对于３００ｎｍ的台阶高度,测量念头平均为１．１ｎｍ。     

便携式三坐标测量臂校准和误差补偿

本文提出了用高精度正交三坐标测量机作为空间位置基准,校准便携式三坐标测量臂空间位置误差的方法。采用Denavit-Hartenbeng方法建立了测量臂的测量方程及误差模型。测量臂给出其工作空间内三维坐标位置的测量值与三坐标测量机提供的标准值,分别代入测量臂的误差模型,以误差模型的计算结果作为补偿量,建立误差数据库,直接对测量臂空间位置误差进行校准和误差补偿。利用海克斯康G9128三坐标测量机对FARO便携式三坐标测量臂校准和误差补偿进行了实验研究,并对误差补偿前后实验结果进行了分析与讨论。研究结果表明该方法可有效、快速地对便携式三坐标测量臂空间位置误差进行校准和补偿。     

轮廓扫描式螺纹中径测量的两规校准补偿方法

轮廓扫描式螺纹参数测量的过程中,由于工件和探针的装夹会不同程度地产生定位误差,导致中径测量结果不准确.然而各项定位误差的准确测量十分困难,加上误差模型的不完备,现有的相对测量方式(单规校准)只能测量与校准规尺寸相差不大的螺纹量规.特别是批量检测螺纹规时需要准备一批不同尺寸的校准规,且花费了很多的校准时间.基于齐次坐标变换建立了定位误差对中径结果影响的数学模型.依据该模型,利用两个不同尺寸的螺纹规校准定位误差,再对中径结果进行补偿.此外对最终结果的不确定度进行了分析,并给出了减小测量不确定度的校准规选用方法.实验结果显示,此方法只需要两个校准规,就能确保M15 ～ M50范围内螺纹的定位误差对中径结果的影响小于1μm.相比于单规校准,两规校准补偿方法虽然增大了测量结果的不确定度,但有效减小了校准规数量和对工件、探针定位精度的要求.     

大距离孔系同轴度测量装置专用校准系统研究

针对大距离孔系同轴度测量装置精度校准的问题,对同轴度误差来源、多孔系工件同轴度测量方法、误差计算模型方面进行了研究,对孔系同轴度测量装置校准系统的原理与组成进行了归纳,建立了校准系统的结构与控制模型,提出了一种专用校准方法,通过提供一组轴线位置变动量已知的标准孔系模拟装置,将同轴度测量装置测得值与标准值相比较,以此得出了被校准装置的测量误差。该校准系统由自行设计的三维精密运动平台与标准环规组成,采用光栅尺作为系统定位元件,采用TMS320F2812作为系统的主控芯片,并提出了基于最小二乘原理的同轴度最小区域算法。研究结果表明:该校准系统分辨率达到1μm,系统不确定度达到8.12μm,能够快速、有效地校准大距离孔系同轴度测量装置的精度误差。     

基于回波替代的毫米波矢量网络测试校准方法

毫米波频段矢量网络测试是射频半导体器件建模和电路设计中不可缺少的环节。提出了一种新型的旨在提高毫米波频段测试精度的校准方法。该方法通过反向注入回波的方式来降低毫米波频段矢量校准中传输线原始测量数据的不确定性,进而降低了校准过程中对校准件精度的要求,获得了更具鲁棒性的校准误差模型参数。基于国产AV3672矢量网络分析仪在1～50 GHz内对该校准方法相较于传统校准方法的有效性进行了验证。采用这种方法校准后,直通校准件的S_(21)测试误差下降至0.02 dB,短路校准件S_(11)误差下降至-50 dB。实验结果证明,该方法在不依赖于昂贵的附加仪器仪表设备的同时,明显提升了毫米波矢量测试精度,而且算法复杂度并没有急剧增加,具备极强的实用性和通用性。     

基于Jacobian矩阵的6-6 Stewart平台结构校准

针对简化误差源模型（含42个误差量），建立了基于Jacobian矩阵的6－6Stewart平台误差模型，并依据该模型，提出了一种6－6Stewart平台外部校准算法，仿真研究表明，该算法具有理论上的正确性和工程上的可行性，同时指出了该算法的关键是以系数矩阵A的条件数局部最优为目标的测量矩阵的优化问题。     

Minimal Realization of Linear Graph Models for Multi-physics Systems

An engineering system may consist of several different types of components,belonging to such physical"domains"as mechanical,electrical,fluid,and thermal.It is t...     

Quantum Cooperative Robotics and Autonomy

The intersection of Quantum Technologies and Robotics Autonomy is explored in the present paper.The two areas are brought together in establishing an interdisci...     

考虑进油孔有限长滑动轴承油膜力的近似解析解

针对具有进油孔的有限长滑动轴承油膜力求解问题,采用变分原理和分离变量法,求得了有限长滑动轴承油膜压力分布的近似解析表达式。将油膜压力分布的近似解析表达式在油膜存在区域上进行积分,即得到了油膜力。将提出的计算有限长滑动轴承油膜力方法与无限长轴承模型、有限元方法的计算结果进行了比较,发现了提出的方法与有限元方法的计算结果很接近。最后,研究了进油孔位置和进油压力对油膜存在区域、油膜力等的影响,研究结果表明进油孔位置和进油压力对油膜存在区域和油膜力有较大的影响。     

三绕组变压器的双绕组等效建模及在Matpower中的应用

针对实际电网存在着大量的三绕组变压器,但国际上一些著名商业软件,如BPA仿真软件、Matpower这一权威潮流计算开源软件,均只提供双绕组变压器模型,限制了其在具有三绕组变压器的电力系统中的应用的问题,潮流计算是自主开发的电力系统各种应用软件的核心模块,因此依托国际权威开源程序进行二次开发,是一种较好的选择。对Matpower要求的数据格式进行了归纳,对变压器的一般的等值电路及带理想变压器的等值电路和带标幺值的等值电路进行了分析研究,提出了三绕组变压器转换为双绕组等效模型的建模方法,使得原先只适应双绕组变压器的潮流计算软件可以适用于三绕组变压器电网的潮流计算;最后以Matpower软件为例进行了案例计算,并用PSASP仿真软件进行对比验证。研究结果证明,所提出的建模方法是有效的。     

On the Relation of Load to Average Gap in the Contact Between Surfaces with Longitudinal Roughness

A computer simulation model for the contact between longitudinally-oriented rough surfaces has been formulated. This model closely duplicates the actual surf ace contact deformation behavior by taking into account the elastic interactions between the asperities. There were no assumptions made about the shapes, or any deformation behavior of the asperities, except for their obeying the laws of elasticity. The plastic deformations on the high asperity peaks were taken into account by setting a ceiling on their contact pressures at the material hardness value. The simulations used real surface profiles which were digitized from unworn circumferentially ground steel surfaces. Each pair of these profiles was mathematically combined to form an equivalent rough profile pressing against an infinitely rigid flat and having the appropriately adjusted elastic modulus. A total of 28 different pairs of profiles were used in the simulations. Each contacting pair was subjected to 30 different load levels and the local contact pressures and deformations were calculated. The contact simulations yielded some important mathematical relationships between parameters, such as the real area of contact, average gap, and average asperity load through statistical curve fitting. Two analytical functions were generated to relate the average load to average gap and the real area of contact to load.     

电站锅炉模糊风险评价方法研究与应用

针对电站锅炉风险等级评价问题,将模糊综合评价技术应用到电站锅炉风险等级评价中。开展了电站锅炉失效影响因素及模糊评价因素的重要程度分析,建立了一套科学合理适于在线评价的电站锅炉风险评价体系,提出了模糊综合评价技术与改进的模糊层次分析法相结合的模糊风险评价方法,利用改进的模糊层次分析法计算了指标体系中各层指标权重。对某一台电站锅炉的实际运行工况影响子因素进行了模糊风险评价,采用模糊合成算子进行模糊综合运算得到电了站锅炉运行工况影响子因素的评价向量。研究结果表明:电站锅炉的运行工况影响子因素的风险评价等级为第6级,失效可能性等级为小,该电站锅炉运行工况良好。     

Non-monotonic material contrast in scanning ion and scanning electron images

30 keV Ga⁺ focused ion beam induced secondary electron (iSE) imaging was used to determine the relative contrast between several materials. The iSE signal compared from C, Si, Al, Ti, Cr, Ni, Cu, Mo, Ag, and W metal layers does not decrease with an increase in target atomic number Z₂, and shows a non-monotonic relationship between contrast and Z₂. The non-monotonic relationship is attributed to periodic fluctuations of the stopping power and sputter yield inherent to the ion–solid interactions. In addition, material contrast from electron-induced secondary electron (eSE) and backscattered electron (BSE) images using scanning electron microscopy (SEM) also shows non-monotonic contrast as a function of Z₂, following the periodic behavior of the stopping power for electron–solid interactions. A comparison of the iSE and eSE results shows similar relative contrast between the metal layers, and not complementary contrast as conventionally understood. These similarities in the contrast behavior can be attributed to similarities in the periodic and non-monotonic function defined by incident particle–solid interaction theory.     

Application of Feature Extraction through Convolution Neural Networks and SVM Classifier for Robust Grading of Apples

This paper proposes a novel grading method of apples,in an automated grading device that uses convolutional neural networks to extract the size,color,texture,an...     

分布动态载荷识别的抗噪处理

针对正交多项式频域法在用多种响应对矩形薄板进行载荷识别中抗噪性较差的问题,综合运用平均法、矩阵预处理和奇异值截断法等方法对之进行改善,并引入空间映射的思想,将该方法的应用范围拓展为复杂的模型.利用仿真算例,证实了该方法具有较好的抗噪性.     

基于MELTAC-N平台的核电厂安全级DCS环网研究与测试

针对工程实践中环网通讯相关问题的处理缺乏理论基础及国产化安全级DCS平台的开发缺乏成熟经验借鉴问题,对基于MELTAC-N平台核电厂安全级DCS环网的软硬件实现进行了研究。提出了安全级DCS环网双环网冗余设计、光切换开关设计等硬件设计方法,以及以RPR协议为基础,采用全数据收发策略的软件设计方法。在CPR1000安全级DCS平台上对安全级DCS环网的可靠性及实时性进行了评价,并进行了容错能力、响应时间及响应时间稳定性测试验证实验。结果表明,基于MELTAC-N平台安全级DCS环网软硬件设计具有较好的容错能力及响应时间稳定性。