基于相位解调的光纤MEMS压力传感器

提出了一种新的压力传感器,该传感器基于Fabry-Perot腔干涉和相位解调理论测量压力。设计用MEMS技术以及普通的光通讯接插件制作出工艺简单,分辨率高的光纤MEMS压力传感器。阐述了传感器的工作原理,分析了硅膜的厚度对传感器性能的影响以及FP腔的长度对反射光信号的影响。研究了基于相位解调法的傅里叶变换方法,傅里叶解调法受光源强度波动的影响较小,解调精度高。实验结果表明改传感器在[0-3]MPa测量范围内,线性好,灵敏度可达到3.50 m/MPa（腔长改变/压力）。     

舰船辐射噪声线谱多普勒分析的ESPRIT方法

利用运动目标线谱的多普勒频移特性估计目标参数,需要精确提取出多普勒频移曲线。针对舰船辐射线谱噪声多普勒频移曲线提取的短时傅里叶变换（Short Time Fourier Transform,STFT）方法存在分辨率门限的问题,提出了一种利用子空间旋转不变技术（ESPRIT）高分辨频率估计法与STFT相结合的方法,提高了频率估计的精度和分辨率,可很精确地提取出频率间隔较近的多普勒频移曲线,而且计算量较小。计算机仿真和水池实验验证了该方法的有效性。     

散斑分数傅里叶联合变换相关测量研究

提出数字散斑联合变换分数相关测量方法,利用分数相关可以锐化相关峰的作用,在数字散斑联合变换相关运算中用分数傅里叶变换代替傅里叶变换,提高测量精度。通过对散斑图像进行相位调制,有效地解决了分数傅里叶变换的移变性带来的谱移问题。编程模拟和对拉伸试件位移场测量的结果表明,只要选择合适的分数傅里叶变换级次和相位调制函数,可以使相关峰的半宽度从4～5pixel锐化到仅1pixel,得到优于傅里叶变换相关的理想输出。     

光纤法-珀传感器并联复用的互相关解调

为了实现光纤法-珀传感器并联复用信号的高精度、绝对腔长解调,提出了一种改进的互相关解调法。该方法采用了特殊的相关因子,使得它与复用输出信号的互相关函数在传感器各腔长处为单峰从而有利于腔长比较接近的传感器的分辨;采用分段黄金搜索法减少了计算量,解调速度快。在宽带光源、光谱仪等组成的解调系统中对两只传感器复用进行了实验验证,结果表明:该系统可以实现光纤法-珀传感器并联复用信号的解调,能分辨的传感器之间的最小腔长差小于6ìm,腔长波动小于0.07ìm。     

机床主轴回转精度测试实验平台设计

本文首先利用双向测量法测量原理,通过A/D转换器、由计算机控制对主轴回转误差进行数据采集、预处理与转换。以快速傅里叶变换为基础对回转误差信号进行功率谱分析,并提出以快速傅里叶变换和逆变换的方法对一次偏心分量进行消除。该系统运用于ZHS-1型多功能转台主轴回转精度的实际测量,实现了主轴回转误差的在线测量和实时分析处理。     

基于短时傅里叶变换的水声OFDM时间同步方法

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术具有抗多径、频带利用充分、传输数据率高的优点,在水声通信中具有重要的发展前景。由于多普勒频移和多径时延的存在,需对OFDM信号进行时间同步。同步不准会引起OFDM水声通信中符号间干扰和子载波间干扰,提出了一种基于叠加单频序列的短时傅里叶变换(STFT)时间同步方法,该方案首先提取叠加在OFDM符号上的单频信号,对该信号进行短时傅里叶变换,随后对其时频幅度谱进行分析,利用平坦区域确定同步时刻。仿真和试验结果表明,该方案有效可行。     

小波变换在混凝土冲击回波检测中的应用

采用冲击回波法检测混凝土厚度或者缺陷时,采用传统快速傅里叶变换方法,由于傅里叶变换的时移性以及信号中包含表面波和结构模态振动使得特征频率的提取较为困难。要解决特征频率提取受到干扰的问题,该文提出一种小波变换结合傅里叶变换的信号处理方法。首先对回波信号进行小波变换,得到信号时频图和小波边际谱,其次将小波边际谱与傅里叶谱相乘,得到增强傅里叶谱。结果表明:信号时频图可以确定表面波和模态振动的频率范围和时间跨度,增强傅里叶谱不仅可保证频率分辨率,而且抑制由于傅里叶变换的时移性产生的多个波峰,使得特征频率在频谱中更为清晰和准确,是一种适用于冲击回波检测的信号处理方法。     

光子多普勒测速系统信号解调方法比较

光子多普勒测速系统具有抗干扰能力强、测速范围大等优点,适用于信噪比低、信号质量差的测量场合。介绍光子多普勒测速系统的工作原理,详细阐述常用的四种信号解调方法——条纹法、相位解调法、短时傅里叶变换法、小波变换法的原理、特点和近几年的研究现状。利用上述四种信号解调方法对简谐振动调制的多普勒信号进行解调仿真,直观地展示不同信号解调方法的优缺点和适用性。实验结果表明,相位解调法最适合用于光子多普勒测速系统振动信号解调。最后讨论了采用递归希尔伯特变换的方法减小相位解调法的正交性误差的可行性,通过仿真实验验证了此方法的有效性。     

提高Fourier变换轮廓术测量精度的新方法

在傅里叶变换轮廓术测量方法中,对离散的条想方设法进行DFT（离散傅里叶变换）运算,存在“栅栏效应”,离散频谱不能完全无误地代表原连续频谱分布,相当于在频域内发生了谱信息损失。为了减小由“栅栏效应”引入的位相误差,采用了对条纹进行空域数值加权和外插补零方法,从而提高FTP的测量精度。计算机模拟证实了所提方法的有效性。     

大多普勒环境下扩频信号快速捕获算法研究

弹道参数回传系统中,由于弹丸与地面接收机之间较高的相对速度,使地面接收机收到的信号产生很大的多普勒频移,导致其对伪码的捕获难度和捕获时间增加,影响武器在战场中的实时反应能力和打击精度。为了在较大的多普勒频移情况下快速地完成对扩频码的捕获,针对部分匹配滤波结合快速傅里叶变换(Partially Matched Filtering combined with Fast Fourier Transform, PMF-FFT)捕获算法中由FFT运算而导致的扇贝损失现象,分别分析了补零和窗函数法对扇贝损失的改善效果,提出了改进的窗函数结构来对PMF-FFT算法进行改进,对进入FFT运算的数据加改进的布莱克曼窗(Blackman)函数,使得系统的扇贝损失几乎为0。利用MATLAB工具,对改进之后算法的性能进行仿真验证。结果表明,改进后的算法可以明显提高系统的检测概率,大幅降低了平均捕获时间,显著提升了算法的捕获性能。     

应用时频表示进行结构时变模态频率辨识

本文应用线性和二次时频表示的方法，包括：线性时频分析方法短时傅里叶变换和二次时频表示魏格纳－维尔分布，进行了时变结构模态频率的辨识。通过对刚度连续变化的二自由度系统时变模态频率辨识的仿真，论述了两种时频辨识方法的特点。仿真结果表明时频变换辨识方法是辨识时变模态频率的有效工具，魏格纳－维尔分布二次时频表示能够是到比基于短时傅里叶变换的谱图更好的辨识结果。     

用于光纤解调仪表的SOA扫描光源研究

光纤传感技术是近年来迅速发展的新型计量测试技术之一。光源系统作为传感解调的关键部件,宽光谱高质量的扫描光源可提高光纤传感系统的解调精度及负载能力。本文对半导体光放大器(SOA)的管脚进行了性能测试,并利用SOA建立了一种采用环形腔结构的扫描光源系统,针对MOI公司生产的两款不同型号光纤F-P可调谐滤波器进行了实验分析。得到扫描范围较宽,频率较高,平坦度良好的扫描光源系统,并总结出目前依然存在的问题。     

基于EDFT的非均匀欠采样叶尖定时信号分析

针对叶尖定时信号因严重的非均匀采样和欠采样导致的谱分析难题,提出了基于扩展离散傅里叶变换(EDFT)的分析方法。不同于传统的傅里叶变换,EDFT是以傅里叶积分变换为目标,在扩展的频率范围内通过构造和优化变换基函数替代传统FFT变换中的指数基来实现非均匀和欠采样信号的谱分析,在分析中利用原始数据迭代和近似拟合保证了分析精度。该方法突破了奈奎斯特采样定理的限制,扩大了分析频率范围,分析谱线数也不再受限于采样点数,提高了频率分辨率。为了验证所提方法的可行性和可靠性,采用所构建的叶尖定时系统采样数学模型生成数据和试验台测试数据分别进行了方法应用分析,结果显示无论是仿真数据或试验数据,当传感器数量大于等于3时,基于该方法能够准确分析得到叶片振动的谱信号,表明该方法可以有效地解决非均匀欠采样叶尖定时信号的谱分析的难题,且具有良好的抗干扰性。     

工业机器人用RV减速器随转速变化的频率特性

通过机器人减速器综合测试系统及振动测试系统,采集RV减速器随转速变化的振动信号,利用MATLAB进行傅里叶变换得到频谱图,对比分析不同输入转速下的频谱图,总结随转速变化的振动特性。研究发现了RV减速器在不同转速下的主要峰值及幅值变化情况,得到在RV减速器进入疲劳失效以前,影响机器人精度的抖动因素主要来源于结构固有频率以及特征频率与固有频率发生的共振的结论。     

干涉型光纤传感器光正交外差解调技术研究

针对干涉型光纤传感器信号传感的原理特点,本文提出了一种光正交外差解调技术.该方法使用可调光纤延时线进行传感光信号延迟的精确调整以实现正交外差解调,从而减少了光电探测器的低频噪声影响.与常规的外差解调技术相比,提出的解调结构方案消除了电子移相元件所带来的额外电子噪声与环境温度变换引起的相位漂移.通过压电陶瓷环谐振特性测量实验,表明了提出的基于光正交外差的干涉型光纤传感器解调技术可以有效地进行干涉振动信号的解调,实验取得的最小可探测相移量可达到9.2× 10-5 rad.     

单位冲激抽样序列频谱与傅里叶级数收敛性分析

由傅里叶变换的时移和频移特性,单位冲激抽样序列有两种频谱函数:周期型频谱和级数型频谱,其中周期型频谱函数的推导并不严谨,缺少傅里叶级数收敛性分析。对此提出通过证明两频谱函数等价来验证周期冲激信号傅里叶级数的收敛性。根据脉冲函数定义,运用极限和积分思想,利用抽样函数性质,证明了级数型频谱函数本质是强度和周期均为圆频率的频域冲激序列,验证了冲激抽样序列傅里叶级数的收敛性,周期型频谱函数的傅里叶级数与级数型频谱函数的分析也再次验证了级数的收敛性,但不能验证冲激点不存在吉布斯现象的观点。     

一种在微型计算机上提高二维快速傅里叶变换速度的方法—子矩阵算法

本文介绍一种在微型计算机上提高二维快速傅里叶变换速度的算法——子矩阵算法。其关键是在行变换和列变换之间,通过把数据矩阵划分为若干子矩阵的方法,来减少进行矩阵转置的时间,从而达到提高二维快速傅里叶变换速度的目的。     

一种小型化铷原子频标腔泡系统及其频移特性

介绍一种新的小型铷频标腔泡系统的结构特点和频移特性。研究了腔牵引效应、微波功率频移、光频移和缓冲气体温度系数对铷频标输出频率的影响。结果表明,上述因素影响都在可以接受的范围内。此腔泡系统体积小、信噪比高、参数优化方便。利用此腔泡系统可以制成小型化、高性能的铷原子频标。     

一种新型解调法的光纤布里渊温度传感系统

在基于瑞利散射和布里渊散射强度解调的分布式光纤布里渊温度传感系统中,为了抑制系统温漂和光纤中的应力等噪声因素影响,提出了采用最近已知温度分布曲线来解调待测温度分布曲线的新方法,并在设计的传感系统中进行了实验.实验结果表明,采用该解调法的分布式光纤布里渊温度传感系统能有效提高测温精度和稳定性,降低了系统的成本.系统的测温精度达到±0.09 K.     

基于F-P滤波器的光纤光栅振动传感解调系统的研究

光纤光栅传感技术较其它传感技术有其独特的优点,在振动传感中有很大的发展前景。文章提出了一种利用法布里-玻罗腔作为滤波器,将FBG传感振动信号产生的Bragg波长的漂移转化为F-P滤波器透过光强度的变化来传感解调的方法,通过实验验证,可知该方法能克服相位型光纤振动传感器和匹配光纤光栅振动传感器的一些缺点,性能稳定,价格低廉,精确度高,具有较高的实用价值,有望在实际应用中推广。