基于脉冲占空比调节灵敏度的光电开关传感器

调整光电开关传感器的检测距离可通过调节其灵敏度来实现。该研究讨论了脉冲占空比对红外光电开关传感器灵敏度的影响,提出了基于脉冲占空比调节红外光电开关传感器灵敏度的技术方法。以连续周期矩形脉冲信号为例进行了傅里叶级数展开,得到了直流电压分量和倍频信号电压幅值与占空比的正弦函数关系,并仿真分析了占空比与基频信号电压幅值的相关性,实验测量了占空比对传感器相对灵敏度影响的关系曲线。结果证明,在不改变矩形脉冲电压幅度和频率的情况下,通过调节占空比δ可以改变传感器的灵敏度。即当0<δ<50％时,灵敏度随δ增大而增大;当δ＝50％时,灵敏度最大;当50％<δ<100％时,灵敏度随δ增大而减小。在红外光电开关传感器上应用该技术方法,实现了利用软件控制占空比来调节传感器的检测距离。     

基于SOA脉冲调制的BOTDR应变检测系统

电光调制器调制光脉冲时易受偏振态与偏压影响,造成调制脉冲平均功率与消光比不稳定,影响检测系统稳定性,实际中需通过复杂算法校正。本文提出半导体光放大器调制光脉冲的方法,通过改变注入泵浦电流调制光脉冲,采用相干探测结合微波频率扫描方法,获取不同频率点下自发布里渊散射信号,经洛伦兹拟合得到布里渊散射谱,实现光纤沿线布里渊频移解调,并搭建了基于半导体光放大器的BOTDR分布式应变检测系统。实验中选取2.943km光纤末端施加500με,频移测量误差在±0.5MHz范围内。研究表明可实现稳定应变检测。     

光寻址电位传感器阵列信号处理仿真研究

基于微透镜和频率调制盘的设计,提出了光寻址电位传感器阵列(LAPS)中光脉冲阵列的频率调制方法和基本的测量系统.采用Matlab对LAPS阵列可能检测到的光电流信号进行快速傅立叶变换(FFT)和小波分析的仿真.从仿真得到的频谱图,各频率的脉冲光所对应的光电流能够分辨出来,进一步证明多频率脉冲光源LAPS传感器阵列具有很好的频域分辨率,从而得到LAPS阵列对应各个传感元的信号,为实际LAPS阵列器件的制作和信号处理提供了理论依据.     

基于2ω0锁定放大结构的硅波导导纳检测电路

采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了一种硅波导导纳检测电路,通过检测光子器件硅波导导纳变化,实现光功率监测。检测电路采用基于目标信号二次谐波(2ω_0)频率的锁定放大结构。目标信号由开关式相敏检测器和跨阻放大器进行频率合成与放大,在2ω_0频率处由二阶OTA-C带通滤波提取,最后硅波导导纳的改变量由提取的电压信号变化量表示。目标信号在2ω_0频率处被提取可以减小1/f噪声对其干扰,从而提高硅波导导纳的分辨率。仿真结果表明,在80 MHz工作带宽内测得导纳分辨率为0.8 pS。     

实用的压力传感信号检测与处理系统设计

介绍一种实用的传感信号检测与处理系统。详细介绍其中的耦合脉冲发生电路模块和信号采集、放大模块。耦合脉冲发生电路用于产生工程用的传感器启动脉冲,其突出的特点是产生的脉冲稳定,且具有良好的逆向阻隔效果。信号采集、放大模块采集传感器信号,用带通滤波器滤除其中的干扰脉冲,并将信号放大。整个系统以单片机为核心,实现对各模块的控制和传感信号采集、处理、存储,用液晶显示器显示结果,并与外界通信。     

微弱信号锁定放大器噪声抑制新技术

检测微弱信号最有效的技术就是锁定放大技术,当噪声为有色噪声或噪声频率等于被测微弱信号的频率或奇数倍时,传统的锁定放大器技术不能进行有效地抑制或消除。针对有色噪声的抑制和消除,提出了跳频、跳时锁定放大技术;针对抑制和消除与信号同频的噪声,提出了移相调制锁定放大技术;针对抑制和消除与频率为信号频率奇数倍的噪声,提出了奇次倍频同步调制锁定放大技术;并给出了相关的实现方法。     

测量电路与单片机

传感器输出的主要是电信号,如电压、电流、频率、脉冲宽度调制信号等,其中大多是直流电压信号。由于信号电压往往很小,需用放大器将信号放大。同时传感器往往有零输出及非线性误差,为了提高测量精度需要调零及非线性补偿。采用硬件实现非线性补偿较复杂,调整也麻烦。同时传感器的输出特性还随环境温度的变化而改变,即有一定的     

基于伪随机码调制的车载激光雷达距离速度同步测量方法

针对双检测器激光雷达系统用于同步测量道路目标距离和速度时存在的成本高、回波利用效率低的问题,提出了一种基于伪随机（PN）码调制的脉冲式多普勒激光雷达结构模型,研究使用单个光外差接收器同步测量目标距离和速度的可行性并通过计算机仿真验证方法的性能。首先,给出激光雷达的系统模型,分析模型在脉冲方式下用于距离和速度测量时存在的问题;然后,讨论通过单个光外差接收器输出的电信号计算目标距离和速度的方法,即计算输出信号与本地调制码的相关函数确定激光飞行时间进而得出目标距离和使用非等间隔采样信号频谱分析方法确定输出信号的多普勒频率进而得出目标的速度;最后通过仿真验证所提出的方法可同时实现目标距离和速度的稳定检测。实验结果表明,在道路环境中该方法可实现目标距离和速度的稳定可靠测量,与直接检测系统相比,测量的灵敏度可提高10 dB以上,且与回波的到达时间、多普勒频率的大小无关。     

LFMCW雷达的差频信号采集系统设计

差频信号采集系统是线性调频连续波(LFMCW)雷达的核心部件之一.针对国产某新型LFMCW雷达传感器,设计并实现了基于C8051F120的LFMCW雷达差频信号采集系统,包括调制信号产生模块、差频信号采集模块以及串口通信模块.主要实现的功能有:产生非线性校正后的锯齿波调制信号;采集雷达差频信号并搭建二阶有源带通滤波器进行放大滤波;发送差频信号至上位机等.实验验证了LFMCW雷达差频信号采集系统的有效性.     

初始啁啾对光信号传输影响的仿真分析

在群速度色散和自相位调制的共同作用下,可用分步傅里叶方法模拟初始啁啾对高斯脉冲在光纤中传输的影响。由于存在初始啁啾,使高斯脉冲在传输过程出现一些新的现象。数值模拟结果表明：在正常色散区,非啁啾的高斯脉冲能够保持原来的形状传输较长一段距离,当C〈0,且-5〈C〈-1时,脉冲在传输的初始阶段,出现短暂的窄化现象,然后随着传输距离的增加,脉冲迅速展宽;当0〈C〈3时,脉冲缓慢展宽,脉冲形状基本不变;但当C〉4时,脉冲将随着传输距离的增加剧烈展宽,同时脉冲峰值也会偏移,当C〉6时,脉冲形状发生剧烈畸变。在反常色散区,可得到类似的结果。研究结果对于克服码间干扰、提高光信号传输质量提供了有意义的指导。     

一种小型动/静态双坐标感知系统结构设计

针对提高被动式热释电红外(PIR)传感器的探测距离和范围,提出动/静态双坐标感知系统理论,根据动/静态双坐标感知系统对动态目标实现一定距离内和全范围探测的要求,光学基准传递的要求,提出了小型动/静态双坐标感知系统的结构设计方案。该系统配用红外透镜作为其光学装置,在匀速转台的带动下,实现360°全范围探测红外信号,解决了PIR传感器探测距离和探测视场的矛盾,拓宽了PIR传感器的使用领域。经过实验验证,该系统结构设计合理。     

MEMS热电堆传感器的红外探测系统

为了实现远距离红外目标的运动和静止状态的识别,设计了基于热电堆红外传感器的红外探测系统,系统包括梯析(GRIN)透镜、微系统(MEMS)热电堆传感器、信号调理电路、数据采集电路和识别算法.探测结果表明:在相同光路系统的情况下,探测系统实现了比热释电系统更远的探测距离,实现了动态目标和静态目标的识别,并基于探测目标温度、辐射面积的区别,实现了人、车辆和其他红外目标的分类识别,可为红外目标的探测识别提供一种新的解决方案.     

射频仿真系统中目标回波距离处理器

描述了射频仿真系统中使用的目标回波距离处理器。它可从主控计算机接收目标与导弹之间的距离信息,根据射频信号的运动距离和时间之间的对应关系,用延迟时间来仿真目标与导弹之间的距离。文中通过软件置初值、硬件计数相结合的方法实现的延时电路,既具有高的时间分辨率,又可灵活地改变延时时间的大小。此外,本目标回波距离处理器还可以仿真距离变化速率,调节回波脉冲的宽度。     

一种新型叶尖定时信号高精度处理技术

提出一种新型叶尖定时信号高精度处理方法。采用固定频率脉冲填充方法，并基于CPLD、FIFO、EPP的融合技术，实现10ns的叶尖定时分辩力。利用CPLD设计了24位高速同步计数锁存电路，引入光通信用放大芯片设计了高灵敏度、宽频带光电接收预处理电路，并设计了高速EPP接口电路及软件。在实验室条件下对处理系统进行了功能验证，实验证明该系统可以实现0．4μw的弱光检测。     

红外气体传感器信号调理及数据处理

针对红外气体传感器易受外界光源、电磁等干扰影响,其输出信号中存在大量噪声而影响检测精度的问题,设计了一种红外气体传感器信号调理及数据处理电路。该电路采用硬件和软件相结合的方法,在硬件上设计了信号调理电路,在保证信号真实性的同时具有非常好的放大滤波功能;在软件上采用中位值平均滤波算法对信号进行处理,可有效克服信号中混入的噪声,且对周期性和热噪声产生的干扰也有很好的抑制作用。试验结果表明,该电路可有效滤除传感器中的大量噪声,准确提取有用信号,提高检测精度及稳定性,满量程精度可达0.54%。     

基于超声测距的工业机器人避障控制系统设计

工业机器人对于自身与障碍物之间的距离测量不准确,无法根据二者距离判断行驶路径,导致避障效果较差。为此基于超声测距技术设计了一种新的工业机器人避障控制系统,从硬件和软件两方面对避障效果进行优化设计。将具有脉冲信号的超声换能器安装在单片机的操作模块中,增加MOS功率器件作为超声换能器的驱动元件,应用EA1、EA2和EA3三种型号的误差放大器,将回波信号稳定放大到电路中,利用运算放大器和RC网络电路实现滤波放大,利用信号检测电路实现检测。利用超声波传感器精准测量出自己与障碍物之间的距离,通过建立模糊数据库、定位漫反射信息、提取不同方向的测距信息实现工业机器人避障控制。实验结果表明,设计的基于超声测距的工业机器人避障控制系统能够准确测量出与障碍物之间的距离,避障控制准确率平均值达97.4%,能够实现工业机器人避障防碰撞操作。     

一种嵌入式自适应应变检测系统的研究

自适应应变检测系统采用一种能够自动调整输入电桥平衡的设计技术,即利用嵌入式器件ARMS3C4510B调节数字电位器对桥式输入电路进行自动平衡调节,以实现自适应校零,从而提高测量的精度。该系统同时能够根据具体输入信号的大小自适应调整放大器的放大倍数,以实现对不同范围的输入信号采用不同的放大倍数,从而确保信号在1/2~1满量程范围内。     

数字锁定放大器中窄带低通滤波器的设计

根据锁定放大器的原理,讨论了应用于锁定放大器之中的低通滤波器的性能要求.从多采样率信号处理原理出发,提出了可满足锁定放大器要求的窄带低通滤波器的实现结构以及软件实现方法.最后通过DSP硬件仿真,验证了该窄带低通数字滤波器在锁定放大器中的性能.     

An all-optical photoacoustic spectrometer for trace gas detection

An all-optical photoacoustic spectrometer based on the diaphragm-based extrinsic Fabry-Perot interferometer (EFPI) fiber acoustic sensor for trace gas detection at atmospheric pressure and room temperature is first developed. The diaphragm-based EFPI fiber acoustic sensor is used to replace the conventional acoustic sensor in this system. Tunable erbium-doped fiber ring laser (TEDFRL) with an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) is used as the excitation light source for the generation of the photoacoustic (PA) signal. A first longitudinal resonant PA cell with double absorption optical path is used to improve the sensitivity of the system. The advantages of all-optical photoacoustic spectrometer are immunity to electromagnetic interference, safely in flammable and explosive situations, and long distance sensing. This system is developed for the continuous and real-time measurement of acetylene gas at room temperature and atmospheric pressure. With the wavelength modulation and lock-in harmonic detection method, the minimum detectable limit of 1.56 parts-per-billion (ppb) volume acetylene (signal-to-noise ratio, SNR = 1) at the 1530.37 nm transition line was achieved.