基于频率步进原理的声表面波射频标签的辨识

为降低声表面波(SAW)射频标签(RFID)系统对硬件模数转换器和天线开关速度及隔离度的要求,提出了频率步进原理声表面波射频标签的辨识。采用基于自回归模型的功率谱估计方法对回波信号进行了时频变换,通过对加入了噪声的系统回波信号进行仿真实验,验证了发射频率步进脉冲信号取代传统窄脉冲的可行性以及算法的高精度。同时也讨论了阅读器与标签之间不同距离、温度影响和相位噪声对标签解码的影响,提出了解决思路。     

声表面波标签的FSCW频域阅读器设计

基于频率步进连续波(FSCW)的声表面波频域阅读器采用类似矢量网络分析仪(VNA)测量频域响应的原理,对声表面波标签回波信息进行解算。首先对基于FSCW的频域采样原理进行理论推导,指导阅读器参数的设计;再将直接数字频率合成器(DDS)与内置锁相环(PLL)的IQ调制器相结合设计了可快速变频的发射链路,接收链路采用双向耦合器与硬件IQ解调芯片完成正交相干混频,实现了绝对相位的稳定测量;最后实际制作了阅读器电路板,并结合声表面波标签对阅读器性能进行测试,通过与网络分析仪测量结果对比,结果表明该文设计的阅读器有效。     

波长调制光谱检测下限计算方法的研究

在基于波长调制光谱技术的大气痕量气体检测下限计算方法的研究中,全面准确地描述吸收信号及噪声的大小极为重要。为了探讨半导体二极管激光器在进行波长直接调制时伴随产生的残余振幅调制噪声对检测下限的影响,在理论推导中采用了一种同时考虑波长和振幅调制的二次谐波信号分析及提取方法,以二次谐波信号峰谷差值作为系统的检测信号,对可调谐二极管激光器吸收光谱检测系统的信噪比和检测下限进行了理论分析,取得了洛伦兹吸收线型条件下残余振幅调制噪声对系统信噪比和检测下限的影响的精确计算数据。结果表明,在吸收线的线宽较大的检测条件下,残余振幅调制噪声是影响检测下限的重要因素。     

手持式声表面波射频识别系统

针对脉冲时延结合相位编码的声表面波标签,设计了相应的射频识别系统,阅读器接收链路采用零中频正交解调方案。实际制作了编码容量接近300万的标签和采用4层印制电路板(PCB)结构的小型化阅读器硬件电路。通过对硬件电路、陶瓷天线、液晶屏的一体化布局,搭建了一款手持式声表面波射频识别系统,并测试了阅读器的发射、接收链路及陶瓷天线的回波损耗。手持式系统的识别距离可达50 cm,液晶屏不仅能显示识别结果,还能显示图像信息以实时调试系统。     

基于功率检波技术的声表面波标签识别方法

声表面波射频识别系统应用前景广阔,选择结构简单、解码可靠的声表面波标签识别方法十分重要。分析比较了基于IQ解调和功率检波两种不同技术的声表面波标签识别方法,基于功率检波技术的识别方法更具优势。设计制作了基于功率检波技术的阅读器,在测试了阅读器关键元件对数功率检波器静态性能和动态性能的基础上,结合声表面波标签进一步验证了阅读器识别标签编码的能力。实验结果表明,采用功率检波技术可以实现声表面波标签编码的准确识别,且阅读器电路结构更简单,成本更低。     

相位噪声中弱信号检测的信噪比计算与分析

考虑有用信号建模于复数相位,研究在相位噪声影响下弱信号检测的信噪比问题。首先,给出零均值复高斯噪声下复数相位中噪声的分布和特征,提出针对弱信号的噪声特征近似计算方法。然后,考虑平坦衰落信道即信号幅度一定时,推导基于多样本的信号检测信噪比公式及其近似计算方法。之后,考虑瑞利衰落信道,以二进制相位调制为例,推导平均检测信噪比与误码率的理论公式及近似计算方法。最后,仿真验证所提信噪比与误码率计算方法的有效性。本文研究对于相位信号检测类问题有很好的参考价值。      

基于小波变换相干积累的微弱信号检测

在低信噪比下检测信号的方法倍受关注。本文提出基于小波变换的信号相干积累方法,利用小波变换的子带编码理论,通过在多个子带中进行相干积累。积累后的信号再用周期谱方法进行估计,证明该方法可进一步改善信号的检测能力。文中以脉冲雷达回波信号和相位码信号为例。仿真结果表明,这种方法能在-19db信噪比(雷达回波)和-22db信噪比(相位码信号)下检测信号。     

基于小波变换相干积累的微弱信号检测

在低信噪比下检测信号的方法倍受关注。本文提出基于小波变换的信号相干积累方法。利用小波变换的子带编码理论，通过在多个子带中进行相干积累。积累后的信号再用周期谱方法进行估计，证明该方法可进一步改善信号的检测能力。文中以脉冲雷达回波信号和相位码信号为例。仿真结果表明，这种方法能在-19db信噪比(雷达回波)和-22db信噪比(相位码信号)下检测信号。     

强噪声背景下的信号检测

在低信噪比下检测信号的方法备受关注。利用周期谱估计方法能在较低的信噪比下检测信号。本文提出基于小波包去噪的周期谱测量方法。该方法可进一步改善信号的检测能力。文中以相位码信号争以电视为发射信号的无源相干定位系统的回波信号为例，应用小波去噪和周期谱方法进行仿真。仿真结果表明，这种方法能在-21dB信噪比(相位码信号)和-14．5dB信噪比(电视信号)下检测信号。     

脉位调制式声表面波射频标签的回波时延估计

脉冲位置调制式声表面波(SAW)标签利用较少的反射脉冲实现高效编码,正逐渐取代开关键控编码成为声表面波射频标签的主流编码方式.反射回波之间的时延估计精度成为该方式编码容量和解码的核心.该文提出了一种利用计算回波包络二次相关的高精度估计回波脉冲时延的方法.研究了插值算法对相关峰值估计的影响.通过实际声表面波标签回波信号的实际测试和对照实验,证实了该方法的有效性.     

激光激发源对声表面波的影响

利用激光激发声表面波及光差分技术研究激光源对声表面波的影响。实验中利用了Nd∶YAG脉冲激光器激发超声,采用632nm的He-Ne激光器基于光束偏转法的光差分检测系统,测量了铝样品表面的声表面波,获得了很好的信号。在此基础上研究了激发源的形状和能量对激发的声表面波幅度的影响。同时从热弹和融蚀机制下讨论激光声表面波的产生。在这两种机制下,声表面波的幅度发生了很大的变化。随着激光能量密度的增加,声表面波的幅度由线性变化转换为非线性变化。这一结果对激光激发声表面波理论研究有一定的指导意义。     

基于偏振差分干涉技术声表面波检测系统研究

针对宽频声表面波的高灵敏度检测需求,研究设计搭建了基于偏振差分干涉技术的激光声表面波检测系统。实验中从干涉条纹可见度和差分信号的大小来评估系统的调试效果,利用压电陶瓷纳米位移台和SIOS干涉仪对检测系统进行测试和标定,得到系统的最小静态、动态检测位移;对系统各组成部分的噪声信号进行分析,并提出相应的抑制方法。最后对系统进行重复性测量,并对铝、硅样片上的激光声表面波信号进行检测。本研究为声表面波检测系统的性能评估提供了科学可行的方法,为声表面波技术在无损检测中的应用提供了一种可靠的测量手段。     

声表面波免疫传感器高频检测系统设计

声表面波（SAW）免疫传感器是一种新型生物传感器,该文设计并实现了一个高频的SAW免疫传感器检测系统。该系统利用锁相环控制输出信号频率对输入信号频率跟踪锁定,通过测量频率变化量即能完成对免疫传感器的检测,通过液晶屏显示结果。测试结果表明,该检测系统能准确测量频率156~162 MHz内的传感信号,系统的最大测量误差仅0.85%,满足SAW免疫传感器高频检测领域的工程实际需要。     

声表面波扩频多符号检测器算法研究

基于多符号检测的DMPSK信号处理算法在改善系统检测性能方面是一条行之有效的方法．对于直接序列扩频系统，当采用DMPSK调制方式时，同样会存在检测性能恶化问题．为此，该文提出了基于SAW匹配滤波器的DMPSK直接序列扩频多符号检测器算法，并采用13位巴克码SAW抽头延迟线和固定延迟线组合设计对符号数N=3的DBPSK扩频多符号检测算法进行了实验系统验证，给出了相应结果。     

感应无线位置检测系统设计与实现

在有轨机车自动控制中,需要对移动机车位置进行精确测量,为此设计了一套感应无线位置检测系统.该系统是基于电磁感应原理,通过检测天线箱线圈与编码电缆的感应电动势相位和幅度,得到移动机车的位置.介绍了感应无线位置检测系统的基本框架,阐述了系统基本工作原理,推导了位置检测公式,设计了位置检测电路模型,并进行了无线感应位置检测实...     

SAW自组装技术在有机膦化合物中检测的研究

对自组装膜（SAMS）在声表面波（SAW）上的成膜机理、表征和应用等方面的研究进行了简介。重点阐述了SAW自组装技术在检测有机膦类化合物（G类毒剂的相关化合物）中的膜材料、成膜技术等研究方法和已经取得的应用，并进行了展望。     

基于激光多普勒效应的液体表面波探测研究

为了对低频液体表面波的频率和振幅进行测量,利用多普勒相干测速的工作原理,提出了一种液体表面散射激光与参考光相干涉的检测方法。对此进行了理论分析,得到了多普勒频移与液体表面波振幅之间的解析关系式,并利用贝塞尔函数分析了频谱分析图中解调出低频液体表面波频率的可行性,设计并实现了一套液体表面波多普勒相干检测的实验装置。结果表明,能够实时准确探测10Hz～40Hz的液体表面波参量,该方法为低频液体表面波的探测提供了新思路。     

阻抗型无线无源声表面波传感器的研究

介绍了一种新型的阻抗负载型无线无源传感器,该传感器由声表面波器件与作为负载的外接传感器构成,采用声表面波器件进行信号传输。在工作时,外接传感器阻抗值的变化使声表面波器件反射回波特性也得到改变,通过检测该回波特性的变化,实现无线无源传感。基于耦合模模型的分析方法,得出了其级联P矩阵形式。针对电阻型和电容型两种不同类型的负载,分别对传感器进行了仿真分析和实际测试。试验结果表明,当电容型传感器作为负载时,可以以相位作为探测基准。     

基于SAW RFID技术的电力管线快速定位

目前城市地下电力管线错综复杂,迫切需要一种对电力管线快速标识定位的方法。该文提出了一种基于声表面波射频识别（SAW RFID）技术的定位方法,利用SAW RFID的强穿透能力,将SAW标签间隔埋入地下管线上方构造位置网格,与全球定位系统(GPS)/北斗定位技术融合形成快速定位方案;同时,为了提高地下标签的探测距离,研究设计了单相单向换能器（SPUDT）,以及适合埋在地下介质中的标签天线;最后完成了实际地下土壤环境的场景测试,验证了SAW RFID地下电力管线定位方法的性能及优势。