基于Labview的快循环扫频信号相位差测量算法实现

为了实现对中国散裂中子源(CSNS)/快循环同步加速器(RCS)射频系统中高频加速电压和束流两个同步变化的快循环扫频信号之间相位差的精确测量,需要选择合适的信号采集方案与相位差测量算法。介绍了常用的同频信号相位差测量算法,讨论了不同相位差测量算法的特点与适用性;详细描述了快速傅里叶变换(FFT)交叉谱法与加余弦窗FFT插值法两种相位差测量算法的原理。为了研究这两种算法在扫频信号测量中的适用性,利用NI的虚拟仪器技术以及Labview图形化编程技术,搭建扫频信号相位差测量系统,对这两种相位差测量算法进行仿真模拟。仿真结果表明,加余弦窗FFT插值算法可以满足快循环扫频信号相位差测量精度的要求。     

任意相位差条纹信号细分方法的研究

为消除传统细分方法中由于两路条纹信号不正交引入的细分误差，提出了一种可对任意相位差条纹信号直接细分的新方法。根据两路条纹信号的极性和幅值大小，把一个信号周期分成8个区段。高速采集两路条纹信号，通过判断信号采样点所处的区段是否跳变对信号幅值交点进行动态跟踪。对不足一个周期的条纹移动，当测量出起点与终点的幅值，计算出其所在的区段及位置后，结合两路信号的交点，可实现对任意相位差条纹信号的细分。实验结果表明，该方法突破了传统细分方法必须信号正交的限制，可对任意相位差信号进行准确地细分，降低了条纹测量中器件安装与调试的难度，具有更强的环境适应性和抗干扰能力。     

基于幅值与相位差判据的Rife算法的脉率测量方法

针对光电容积脉搏波在低灌注时,脉率测量精度较低的问题,通过分析FFT幅值与相位差特性,提出了一种基于幅值与相位差判据的Rife算法的脉率测量方法。该方法基于Rife算法在相邻频率中心区域鲁棒性较好的特点,采用新的判据对信号进行频移处理,从而获得更高的脉率测量精度。对建立的脉搏波模型进行仿真,结果表明信噪比在-14 dB的条件下,所提方法与I-Rife算法性能相当,相对于Rife算法减少了大约15%的修正方向误判率,且FFT点数在10³～10⁴的数量级条件下,所提方法相对于I-Rife算法减少了25%以上的计算量。同时使用脉搏波信号进行实验,结果表明所提方法具有较高的测量精度与稳定性。该测量方法测量精度更高,为人体脉率测量提供了一种新的思路。     

基于旋转不变技术信号参数估计的激光扫频干涉测量方法

激光扫频干涉测量技术具有无测距盲区、非接触、单次测量多目标的能力.通过傅里叶变换可提取目标拍频频率,进而解算距离.然而受激光器调频带宽限制,通过傅里叶变换得到的目标分辨率受限于固有分辨率.为解决该问题,本文提出采用基于旋转不变技术的信号参数估计(ESPRIT)算法对测量信号进行频谱分析.实验通过插值拟合法校正测量信号拍...     

基于校正多相位快速傅里叶变换算法的叠栅条纹相位差测量

叠栅条纹相位差测量是光栅位移测量中的关键技术,在两块光栅相对运动过程中,叠栅条纹信号的频率会因光栅夹角误差的存在而发生偏移,采用传统多相位快速傅里叶变换(MPFFT)算法计算任意时刻叠栅条纹相位值会产生测量误差,导致相位差测量不准确。为了减少频偏所产生的相位测量误差,提出了一种校正MPFFT相位测量算法,推导出了基于相位差校正法的MPFFT谱校正模型。仿真结果表明,在无噪声情况下,当光栅夹角误差为0.1°时,信号的最大频率偏移量约为4.19kHz,传统MPFFT相位测量误差大于100°,经相位校正后,相位测量误差小于0.2°,相位差测量误差小于0.004°;在高斯噪声和谐波干扰情况下,相位差测量误差小于0.2°,当取栅距为20μm时,相位差测量误差所产生的位移测量误差小于0.0111μm,为光栅位移纳米级测量提供了参考。     

基于Pockels效应的高压电场光纤测量与Labview软件的实现

采用基于Pockels效应的高压电场测量方法,建立了电光效应电压测量系统。从理论上分析了单片BGO晶体测量电压的极限,提出了多片BGO晶体间隔排列测量高压的解决方案。通过引入虚拟仪器技术,以Labview作为软件开发平台编写软件程序和对采集信号进行处理与分析,提高了系统的稳定性和准确性,取得了良好的效果。     

基于宽带扫频的导弹RCS测量与分析

针对导弹的典型几何外形结构,基于高频散射机理对其散射特性进行了初步分析,包括散射源分布及其散射类型、各散射源散射特性随导弹姿态的变化趋势等。接着,利用宽带扫频RCS测量系统对导弹L、X波段RCS和X波段一维距离像进行了测量,得到了导弹在不同技术条件下的RCS曲线和一维距离像。最后,对测量结果进行了初步分析。测量结果表明：导弹头锥仓与进气道腔体存在较大散射,尤其是进气道壁与弹体之间连接缝隙的散射较为突出;导弹在X波段下的RCS较L波段小,且受姿态变化的影响更为敏感;另外,导弹RCS峰值点并未出现在迎头向,而是偏离迎头向一定角度,尤以X波段下最为明显,偏离角度达20°左右。测量结果为导弹在试验中的应用,包括试验设计、试验结果分析与评估、等效推论等提供了重要的技术依据。     

基于相关原理的虚拟相位差计的设计

根据相关函数的特性,通过自相关和互相关原理导出适合于虚拟仪器测量的数学表达式,由此设计出虚拟相位差计,体现了虚拟仪器中软件即仪器的观点.     

扫频光学相干层析成像系统的波数校正与相位测量研究

相位敏感光学相干层析成像(OCT)系统可以用于高灵敏度的相位探测,在细胞分析、材料检测等方面具有重要应用,但扫频光源的不稳定性会影响扫频OCT系统的相位测量精度.本文提出了一种基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)时域相位信息的波数校正方法.利用MZI时域包裹相位的互相关运算确定各采集波数序列的相对偏移量,鉴于时域包裹相位的非严格周期特征,可确定偏移量的大小不受限制.依据相对偏移量对各序列信号进行时域同步,并基于同步后的MZI时域解包裹相位实施待测干涉信号在位相域的等间隔重采样.基于所提出的波数校正方法,实施了各扫频序列波数偏移量的校正,开展了基于位相信息的光程重复性测量实验.结果表明,即使在不稳定扫频光源的前提下,也能获得高精度的相位测量结果.     

基于Lomb-Scargle算法的激光扫频干涉非线性校正方法

激光扫频干涉测量技术因其精度高、抗干扰能力强等优势成为研究热点.而激光器调频的非线性问题一直是影响测量精度的关键因素,非线性带来的直观结果就是拍信号的频谱严重展宽,造成测距精度下降.为解决该问题,本文提出了一种基于Lomb-Scargle算法的非线性校正方法,搭建了具有辅助干涉仪的激光扫频干涉测量系统,通过对辅助路拍信号进行希尔伯特变换提取相位,再基于提取到的相位信息生成一个新的时间序列,结合Lomb-Scargle算法,将非线性校正与拍信号频率计算同时进行.作为验证,对于0.5—1.3 m范围内的目标进行了测量,最大误差为14μm.区别于传统频率采样法校正原理,本文提出的校正方法并不是以辅助路的拍信号对测量路进行重采样,所以无需满足辅助干涉仪光程差大于测量路光程差两倍的条件,因而可为增大测距量程提供一种思路.     

基于Labview的薄壁件外形精密测试系统设计

针对接触式测量方式在精密检测过程中触针易磨损、扫描速度较慢和扩展性差等问题,开发了基于虚拟仪器和激光三角法的散热片外形精密测试系统。对散热片外形尺寸的测量原理进行了分析,并对测试系统硬件结构、软件结构、数据采集和滤波算法等关键技术进行了研究,给出了圆弧半径的具体测量评定方法。     

基于经验模态分解的彩虹法测量研究

基于彩虹Airy理论分析了一阶彩虹强度分布的折射率和直径的灵敏度,并利用经验模态分解法对彩虹信号进行分解与重构,提出了一种有效分离彩虹强度中Airy信号和高频Ripple分量的方法。根据液滴的一阶彩虹分布,设计了液滴折射率和直径同步测量的彩虹?经验模态反演算法,该算法有很强的抗噪声特征。实验中测量了水滴和不同浓度乙醇液滴的一阶彩虹分布,研究结果表明,彩虹?经验模态法对液滴的折射率和直径测量精度分别为10?4和1%。     

差动光程差倍增法测量微小位移

基于差动光程差倍增法将微小位移转化为多倍光程差,通过电桥光电转换电路,得到干涉条纹数的变化.采用差动干涉方法,提高了光程改变量与位移量的比例,使微小位移的测量精度提高到亚微米量级.     

带相位飘移补偿器及防水包层的单模光纤水听器的特性

本文阐明一种能补偿相位飘移及在信号光纤上带防水包层的Mach-Zehnder型单模光纤水听器的特性。文中导出了保证阶跃型光纤的单模特性条件。由于它有聚四氟乙烯包层及单模特征,它在海中能保持良好的工作特性。对这种水听器的主要特性作了理论计算.并对相位飘移的补偿电路作了实际的分析,它开创了一种新型声呐（光声呐）.     

频率扫描干涉中基于DFT的相位测量

频率扫描干涉可以实现绝对距离测量,其中相位测量至关重要,其精度直接影响干涉测量的最终精度。从信号频域角度出发,提出了一种利用参考信号和测量信号离散傅里叶变换的相位测量方法。在对参考信号和测量信号采样前,分别对它们进行负向过零检测,当信号负向过零时才开始采样。对信号离散傅里叶变换后进行频谱分析,指出在信号采样前进行负向过零检测,可以消除信号频率值的相对偏差。根据理论分析,在LabVIEW中进行了建模仿真。结果表明:该方法具有精度高和抗噪声能力强等优点,在测量距离为10 m时,相位测量平均值与理论值相差2π,相对不确定度仅为0.105%。     

脉冲星信号的经验模态分解模态单元比例萎缩消噪算法

针对脉冲星信号的消噪问题, 提出了一种基于模态单元比例萎缩的经验模态分解(EMD)消噪方法. 利用经验模态分解将含噪脉冲星信号分解为一组内蕴模态函数(IMF), 将IMF中两个过零点间的部分定义为模态单元, 以模态单元为基本单位构造最优比例萎缩因子, 对IMF中的每个模态单元进行比例萎缩去噪, 进而建立基于模态单元比例萎缩的脉冲星信号滤波模型.对含噪脉冲星信号进行了消噪实验分析, 实验结果表明, 与小波硬阈值消噪法、比例萎缩小波消噪法和基于模态单元阈值的EMD消噪法相比, 该方法可以更有效地去除脉冲星信号中的噪声, 同时更好地保留了原信号中的有用细节信息. 关键词： 经验模态分解 脉冲星信号 模态单元比例萎缩 消噪     

噪声模态单元预判的经验模态分解脉冲星信号消噪

为了改善脉冲星辐射脉冲信号的消噪效果, 提出了一种基于噪声模态单元预判的经验模态分解(EMD) 消噪声方法. 该方法首先利用EMD将含噪辐射脉冲信号分解为一组内蕴模态函数(IMF), 根据IMF系数的统计特性采用局部均方误差准则进行噪声模态单元预判, 并将噪声模态单元置零; 然后对噪声模态单元预判处理后的IMF以模态单元为基本单位进行最优比例萎缩消噪, 从而达到抑制噪声、保留信号的目的. 实验结果表明: 与Sure Shrink小波阈值法、Bayes Shrink小波阈值法和EMD模态单元比例萎缩法相比, 基于噪声模态单元预判的EMD消噪方法可以更有效地去除脉冲辐射信号中的噪声, 同时更好地保留信号突变处的细节信息特征, 在信噪比、 均方误差、峰值相对误差、峰位误差和相位误差等方面都有一定程度的改善. 关键词： 脉冲星信号消噪 经验模态分解 噪声模态单元预判 局部均方误差     

Refractive index measurement based on core-cladding mode interferometry in endlessly single mode fiber

We propose a simple almost “all-fiber” sensor based on intermodal interference of core and cladding mode in an endlessly single mode photonic crystal fiber. Sensitivity to an external refractive index is studied experimentally and theoretically.