超宽带系统等距线阵的方向图

给出了高斯脉冲波形的自相关函数和能谱密度函数等时域、频域基本特性,建立了超宽带系统的等距线阵接收模型．并以接收高斯脉冲为例,从信号能量的角度定义了天线阵列的峰值幅度方向图、峰值功率方向图和能量方向图。对等距线阵的各种方向图进行了仿真计算,结合仿真结果对各种方向图的角度分辨率进行了比较,各种方向图的公式定义和仿真结果都表明等距线阵的峰值功率方向图具有更好的角度分辨率,为阵列天线在超宽带系统中的应用研究奠定了基础。     

远场机载天线方向图自动化测量

机载天线方向图测量,是天线装机后性能检查的重要依据.基于其测量原理,对远场机载天线方向图自动测量系统的硬件系统、软件设计、连接协议作了说明;采用VC++,编制系统控制分析软件,对远程控制,数据采集、处理及功能的程序设计进行了详细描述,软件界面简洁,人机互动好,具有实时监测功能.通过试验验证及分析,天线方向图自动测量相对于人工测量模式,其精度和效率大幅提高,突出了测量领域自动化发展的必然趋势.     

基于外场场强测量的短波天线辐射效率监测

针对短波天线辐射效率难以现场监测的问题,研究一种基于外场场强测量的短波天线辐射效率监测方法。该方法结合天线仿真与测量技术,通过域变换法解析介质半空间位型并矢格林函数,采用RWG矩量法(RWG-MoM)离散平面分层介质C类混合位电场积分方程（MPIE）,得到天线辐射功率的相对分布。测量天线外场场强,得到场点电磁功率面密度作为样本估计天线辐射功率,由辐射功率与输入功率的比值计算得到天线辐射效率。以短波双极天线为例,基于现有的飞艇场强测量平台,进行室外远场场强的测量,实验得到的归一化场强方向图与仿真结果吻合较好,通过该方法计算得到的天线辐射效率与公开文献一致性较好,实现了短波天线辐射效率的监测。     

平面近场测量系统集成与实现

为满足天线方向图的平面近场测量[1-2],设计了一套功能强大的自动平面近场测量系统;在硬件方面采用了分布式的搭建形式,而在软件方面则使用了Borland C++Builder 6.0[3]和Matlab7.0并采用模块化、层次化的软件集成方式,提高了软件的可维护性,缩短了开发周期;该系统实现了0.1～18GHz频带下,对天线方向图的平面近场测量,并同时进行数据的接收、处理、分析和显示;该系统丰富的功能为天线(阵列)方向图的测量[4-5]提供了强大的测试平台。     

时间门方法在天线间接时域测量中的应用与验证

针对矩形暗室内多径反射对天线测量精度的影响,引入了间接时域加门的方法;该方法利用逆傅里叶变换对宽带扫频数据进行处理获得天线的时域响应,然后采用时间门去除多径信号,变换到频域后可获得较准确的天线电参数,如方向图等;同时为了减少时域响应的泄漏,进一步提高测量精度,采用了基于频域加窗的逆傅里叶变换;对该方法进行仿真分析和实验验证,结果表明采用该方法得到的方向图与标准方向图基本吻合,具有一定的有效性和实用性。     

基于遗传算法和禁忌搜索的MIMO雷达天线布阵优化

研究MIMO雷达在发射、接收天线孔径长度和阵元数目固定等约束条件下的天线方向图综合。MIMO雷达采用稀布天线,为了克服栅瓣效应并且降低旁瓣电平,同时为了避免遗传算法早熟收敛,进入局部最优,提出了一种基于遗传算法和禁忌搜索的混合二次优化布阵方法。该方法为了保证系统最大自由度,引入了距离扰动,同时对发射天线和接收天线的位置进行两次优化,有效解决了MIMO雷达天线方向图综合中低旁瓣电平设计问题。仿真结果证明了所提算法的有效性和优越性。     

灯笼式调频段天线

要想使一般的调频收音机接收到远处的调频广播信号仅靠机上天线是不够的,必须另外架设效率较高的室内或者室外天线,以获得强度较高、信噪比较好的原始信号才行。这里介绍一种室外全向接收天线,这种天线是由两副框形天线组合而成的。由于其形状很像是一个灯笼框,姑且称之为灯笼式天线。大家知道,框形天线与半波折合振子天线相比较具有增益高和方向图宽的特点。其绝对增益约为3.5分贝,比半波折合振子天线高出约1～1.5分贝。其方向图宽约为130°的半功率夹角,比半波折合振子天线大约宽出50°,这就说明框形天线更适宜接收不同方向的信号。另外,框形天线还具有驻波系数在较     

机载天线方向图外场测试技术研究

机载天线装机后,受到机身和机翼的遮挡影响以及载机平台的耦合和散射作用,实际覆盖范围会发生变化,从而引起天线方向图的畸变,使得天线的性能偏离预期效果。在暗室内进行整机天线方向图测量不仅要求暗室静区尺寸足够大,而且对暗室低频性能的要求也很高,因此,室外露天测量是一种可替代的方法。设计了装机天线外场环境测试平台,提出了一种装机天线外场天线方向图校准方法,能够对外场装机天线不同频点的方向图等参数进行测试和校准。外场试验结果验证了所提方法的有效性。     

光学系统中球差和彗差对光束光远场分布的影响

星间光通信中,波前畸变是影响信号光远场特性的主要因素。本文分析了球差和彗差对信号光远场分布、天线接收光功率的影响,引入了畸变衰减因子,给出了畸变衰减因子与波前畸变均方根值的关系。理论分析和数值仿真结果表明,球差和彗差畸变越大,对天线接收功率的影响越大。在天线对准的条件下,当彗差和球差畸变均方根值分别约为0.120λ和0.135λ时,天线的接收功率为无畸变时的1/2。彗差对天线接收功率的影响主要是峰值移动造成的,球差对天线接收功率的影响主要是次峰的增强造成的。     

天线方向图自动测试系统设计与实现

为了获得一套完整、快速、高效的测试手段和力法,通过对天线方向图测试原理的分析,在微波暗室和测量设备的基础上,基于PNA矢量网络分析仪的测量特性,设计测试力案,使用VC＋＋开发出一套天线力向图测试软件,实现了天线的自动化测试.测试数据符合天线测量要求,在实际应用中为天线方向图自动化测试提供了支撑和帮助.     

基于Fluent的超声波换能器测风阵列模型改进研究

针对垂直相交型阵列易受阴影效应影响的问题,根据时差法原理,采用三组超声波换能器互成120°放置,设计了一种具有三条独立测风路径的改进型测风阵列,并建立了风速计算模型。该阵列保证至少有两组换能器正常工作的前提下,对某一条受到绕流干扰严重的测风路径进行校正。利用SpaceClaim软件建立测风阵列及风洞模型,通过Meshing软件进行网格划分,使用FLUENT软件改变模拟风洞内的风速及雷诺数等指标,仿真两种阵列在不同流态下的性能表现,得到速度分布云图以及测风路径速度曲线图,说明了改进型测风阵列能明显提升测风精度。     

基于激光阵列的运行车辆宽度投影轮廓在线测量方法

提出一种基于激光阵列投射与相机相结合的运行车辆宽度投影轮廓在线测量方法，利用龙门架顶端近红外激光器阵列向下垂直投射激光点，激光器阵列左右两侧各布置一台相机，实时拍摄地面上被测运行车辆遮挡后的光斑，通过对地面光斑投射情况的分析，采用图像分割、区域标记算法分割光斑区域，采用区域面积周长约束算法去除干扰区域，进一步采用质心配准算法提取边缘数据，分析计算得出车辆宽度，实现了运行车辆宽度投影轮廓的精确测量。现场测试实验结果表明，所提出的方法对运行车辆宽度投影轮廓的测量误差＜1％，平均耗时低于10 s。与传统扫描式红外激光光幕的测量方法相比，所提出的方法具有安装结构简单、测量精度高、响应快、抗环境污染能力强、硬件成本低等优点，可直接应用于高速公路入口、汽车检测站等场景，为未来基于大数据的高速公路车辆管理、车型识别等提供有效技术手段。     

水听器一致性对材料声反射系数全息反演精度的影响

采用近场声全息（ NAH）法进行材料声反射系数测试时,一般采用水听器阵列进行全息数据采集。针对阵元通道之间的幅度和相位一致性对全息反演结果的影响,在不同扫描方式下进行了仿真分析。根据仿真结果,建议采用水听器阵单面隔行的扫描方式进行测量。利用耦合腔校准方法对水听器阵进行通道间幅值和相位不一致性校准,并在消声水池中进行了矩形钢板的声反射系数全息测试实验。数据处理结果表明：采用经耦合腔校准后的水听器阵进行材料声反射系数测试,全息反演精度有所提高。     

结构光测量系统的投影仪标定方法研究

传统单目视觉结构光测量系统通过解相位间接计算被测物的高度信息,系统约束性过强、不易操作、且标定精度较低.将双目立体视觉原理引入单目结构光视觉测量系统,根据投影仪图像坐标和摄像机图像坐标的对应关系,将投影仪当作一个逆向的相机,建立了投影仪模型,使用成熟的相机标定算法对投影仪进行标定.再配合四步相移法和基于多频外差原理的时域相位展开法,实现条纹图像的快速精确解相位.相对于传统的单目视觉结构光测量系统,本方法具有单目视觉系统操作简单、鲁棒性强的特点,同时也可以达到双目视觉测量的精度.实验结果表明,这种方法的投影仪标定精度达到了实际应用的要求.     

用线阵CCD实现潜望镜镜筒弯曲的实时测量

潜艇潜望镜的镜筒在航行时受到水的阻力会产生弯曲变形,这种变形会造成潜艇对星体测量的误差;由于镜筒结构的特殊性,对其弯曲程度的测量只能采用非接触方法;首先从结构和光路方面介绍采用线阵CCD作为检测元件实现对镜筒弯曲程度的测量;其次以东芝公司的线阵CCD(TCD1501C)为例阐述了其工作原理及驱动时序的控制要点,并介绍了基于可编程逻辑器件的线阵CCD的驱动电路;线阵CCD输出的信号中含有共模干扰,必须采用差分放大器将其抑制;为将信号转化为适合计算机处理的数字信号,文中给出了有一定实用价值具有施密特特性的二值化处理电路及二值化后的数据处理过程;最后阐述了在实际使用中的一些关键问题.     

Sine-fitting multiharmonic algorithms implemented by artificial neural networks

A new method designed to perform high-accuracy spectral analysis, based on ADALINE artificial neural networks (ANNs), is proposed. The proposed network is able to accurately calculate the fundamental frequency and the harmonic content of an input signal. The method is especially useful in high-precision digital measurement systems in which periodical signals are involved, i.e. digital watt meters. Most of these systems use spectral analysis algorithms as an intermediate step for the computation of the magnitudes of interest. The traditional spectral analysis methods require synchronous sampling, which introduce limitations to the sampling circuitry. Sine-fitting multiharmonics algorithms resolve the hardware limitations concerning the synchronous sampling but have some limitations with regard to the phase of the array of samples. The new implementation of sine-fitting multiharmonics algorithms based on ANN eliminates these limitations.     

一种可扩展式磁传感器阵列及应用

介绍了一种基于UGN3503U线性霍尔传感器的磁传感器阵列,其测量区域可根据具体需要进行扩展,测量灵敏度及其外特性与UGN3503U基本一致。在将其制成传感模块的情况下,可以广泛用于在役长输管道、油罐等大型设备的漏磁探伤,由于测量面积和分辨力的提高,可以极大地减少信号处理通道数目,降低测量装置的复杂性,并提高测量系统的可靠性。     

某离心压气机转子叶尖流场测试及可视化分析

对壁面动态压力传感器阵列测试技术进行了研究,并将该技术应用于某离心压气机转子叶尖的动态流场测试中,获取了大量的动态流场测试数据。采用锁相技术和线性插值方法对测试数据进行了处理和分析,并采用数据可视化技术将动态数据转化成压力分布云图,从云图中可以清楚看出离心压气机不同工作状态下转子叶尖的压力变化,有助于分析转子叶尖处泄漏流、前缘溢流以及泄漏流和分流叶片前缘的相互作用。转子叶尖流场测试及可视化分析结果可以为压气机性能验证和数值模拟方法的修正提供重要的技术支撑。     

提高形状测量精度的直接与间接反射分离方法

针对光学三维形状测量中间接反射的存在导致三维测量精度下降的问题,提出一种分离直接反射和间接反射的改进结构光投影方法。该方法反向利用直接反射和相互反射间的相位差异,以格雷码结构光为基础设计出相互相位差为90°的调制结构光,将它投射到被测物体,以此分离出直接反射和间接反射;并加上改进结构光的正-反投影,来检测结构光条纹图像中的结构光边缘亚像素定位。实验结果表明,该方法不仅有效地分离出了间接反射,而且提高了被测物体的三维测量精度,扩大了三维测量范围。     

基于数字投影仪的光栅相位自校正方法

提出了一种针对数字投影仪的光栅相位自校正方法. 在基于光栅投影的主动式视觉三维测量技术中, 投影出具有标准正弦分布的光栅条纹是其关键环节之一. 对投影仪投出的光栅条纹, 应用n步相移法通过条纹图像得到其理想的相位分布, 然后根据理想相位分布和实际相位分布的映射关系, 对投影仪的光栅模式进行自校正. 实验结果表明, 经过3～5次自校正后, 投影仪投影出的光栅条纹质量有了很大的提高, 可以得到较理想的正弦分布的投影光栅.