基于HHT技术的二维结构损伤定位研究

希尔伯特-黄变换(HHT)是具有适应性的局部化时频分析方法,适用于非线性、非平稳的信号分析。该文基于主动监测技术,将结构健康和损伤状态下的响应信号进行对比,二者的差信号实际上是激励信号通过损伤折射后被接收到的一种信号。利用HHT对差信号和激励信号等进行分析,提取信号群速度的到达时刻,从而得到差信号的传播时间。根据差信号传播路径的分析,并结合四点圆弧定位方法,实现二维结构的损伤定位,实验验证利用HHT信号处理技术能够有效准确的进行复合材料结构的二维损伤定位。     

多目标干扰的仿真分析

对影响时分法多目标信号、频分法多目标信号干扰效果的参数进行了仿真分析,并提出：当干扰的目标信号数量较少,各目标信号频率差不相等时,可选择时分法多目标信号实施干扰,而在目标信号数较多,所有或多数目标信号的频率差相等时,应选择频分法多目标信号实施干扰。     

一种高精度可调电平接口电路设计

为了满足各种仪器或电路所需的接口电平,本文设计了一种可生成频率范围在25MHz~3.2GHz、电平差模范围为0~1.9V、共模范围为-4~4V可调电平的接口电路。外部驱动源驱动差模电路产生一个频率为25MHz~3.2GHz的差模信号,由数模转换器产生的共模信号通过电阻与差模信号耦合输出电平信号,通过两个信号参考端隔离的办法实现电平的共模电压和差模电压解耦调节,差模和共模信号电平值通过电平控制模块来设定。选择接口输出为标准LVDS、RS-485、PECL电平进行实验测试,测试结果表明,该电平接口电路输出的电平信号稳定,精确度高,电平误差小于5mV。     

一种多功能雷达中频模拟器设计及实现

雷达信号的数字化仿真与评估技术在雷达系统的设计过程中具有重要地位,文中论述了一种多功能雷达中频模拟器的设计及实现方法,该系统采用了直接数字合成(DDS)雷达信号产生技术,并通过模拟雷达单脉冲天线和、方位差、俯仰差的方式进行雷达回波信号、杂波信号的模拟,进行雷达运行过程的仿真,用于模拟雷达调试、性能评估和算法验证。     

可实现零光程差的红外静态斜楔干涉具研究

针对现有的静态斜楔干涉具无法实现零光程差, 进而影响光谱反演的准确性和复杂性。文中提出一种可以实现零光程差的斜楔干涉具, 通过对传统斜楔倾斜面的改进, 使其可以实现被测光包含零光程差的干涉信号, 理论推导了该斜楔不同位置的光程差公式, 并推导得出对应的光谱反演公式;采用硒化锌(ZnSe)材料设计了该斜楔, 对其干涉信号、光程差和光谱反演进行了仿真研究, 并采用10.64 m激光器对其进行实验分析, 实验结果显示该斜楔干涉信号清晰, 光程差可以实现1 450 m, 反演光谱的误差为0.1%。     

频率估计的差频等长信号加权融合算法

鉴于差频等长信号具有重要研究价值,而其现有频率估计方法存在严重不足,提出一种新型加权融合算法。首先,根据频率差关系生成差频修正矩阵,对差频等长信号频谱进行同频化处理,使之达到同频等长信号频谱的分析效果。然后,针对差频等长信号中各段信号的相位不连续的问题,设计具有相位连续特性和噪声对消特性的相位补偿矩阵,对同频化的差频等长信号频谱进行加权融合,使之基本达到相位连续同频正弦信号频谱的分析效果。最后,通过谱峰搜索加权融合后的频谱获得高精度的频率估计值。算法分析与仿真实验表明:本算法精度较高,计算量较小,适用于任意类型的差频等长信号,具有重要的理论意义和实用价值。      

基于循环平稳理论的位定时误差提取算法

首先介绍了适用于线性调制信号的循环平稳理论,线性调制信号的循环自相关函数的指数项中包含有位定时误差信息。在此基础上提出了一种适用于二倍码元速率采样信号的前向位定时误差提取算法,该算法载波频差敏感,在载波频差不为零时,对该算法进行了改进,改进算法不需要进行频差补偿即可获得定时误差估计值。最后,对原算法和改进算法进行了仿真比较。     

基于Duffing振子的微弱信号混沌检测

分析了Duffing振子的混沌特性,给出了确定系统混沌阈值的Melnikov方法.在阐述了基于相平面变化进行微弱信号检测原理后,在混沌检测中噪声对系统状态的影响也进行了研究.仿真结果表明,Duffing振子对与参考信号频率差较小的周期信号敏感,对白噪声和频差较大的周期干扰信号具有免疫力,该振子应用于实际微弱信号的检测具有可行性.     

基于分数傅里叶四阶中心矩的尺度差/时差估计

针对大瞬时宽带线性调频信号的时差/尺度差在低信噪比下估计精度下降和算法运算量大的问题。本文利用时频轴旋转、魏格纳分布和模糊函数的关系推导出分数阶傅里叶四阶中心矩和尺度差的关系式,通过寻找两路信号的分数阶傅里叶四阶中心矩在角度域的位置,即可获得尺度差的估计值。将估计的尺度差对一路信号进行伸缩,并计算伸缩后信号与另一接收信号的时域相关,根据相关峰的位置估计出时差,并对本文算法抗噪性进行定性推导。仿真结果表明,相比于分数阶傅里叶尺度变换时差/尺度差估计算法,本文算法提高了在低信噪比下时差/尺度差估计精度,并对算法抗噪性定量分析得出本文算法抗噪性更好。      

跳频信号互模糊函数相参积累时差和速度差估计方法

在运动多站定位场景下，宽带跳频通信信号的载频跳变会产生变化的多普勒频移，因此无法直接利用跳频信号的多个不同脉冲估计多普勒频率差，若仅估计单个跳频脉冲的时频差，则精度低而无法满足定位要求。针对此问题，提出了一种基于互模糊函数相参积累的宽带跳频信号时差和多普勒速度差估计方法。首先将宽带跳频信号的多普勒效应差建模为多普勒速度差，从而无需对多普勒频差进行估计，避免载频跳变对多普勒效应差估计造成影响，并建立了时变时差的时差和速度差信号模型。然后对各单跳信号的互模糊函数进行相位补偿以实现相位对齐，通过对相参积累后的互模糊函数进行时差和速度差的二维峰值搜索，可以得到多跳频脉冲信号初始时刻时差和速度差的相参估计结果。最后以Link16数据链信号为例对算法进行了仿真实验，验证了算法的正确性与精度优势。     

一种基于共轴干涉的相位物体定量成像技术

为了实现生物组织及相位光栅等透明相位物体的快速定量相位测量与成像,基于共轴干涉及相衬干涉原理,构建了一套相位物体定量相位快速测量与成像系统。分析了定量成像原理,设计了相应的相位提取及恢复算法。通过拍摄单幅或两幅相衬图,实现了相位光栅、水滴等小相位变化的相位样品的定量相位测量与成像。设计了相应的分区差分相位解包裹算法,实现了相位值超过π的微透镜的定量相位测量与成像。结果表明,通过该系统测量所得到的全息相位光栅的相位分布以及不同超声驱动电压下弱超声驻波光栅的相位振幅变化关系与其它方法所得的测量结果基本一致;微透镜的实验测量厚度值与理论计算值相比,绝对误差约为0.03μm。本系统具有一定的可行性和适应性,在生物细胞和组织等透明相位物体的快速测量与成像方面有潜在的应用意义。     

迈克尔逊干涉仪在相位相干成像测量系统中的应用

传统4f相位相干成像测量技术中,利用相位物体使测量材料产生的相位变化转换为可直接观察的振幅变化,实现材料光学非线性折射率的测量。然而相位物体的厚度是固定不变的,相位延迟会随激光波长的改变而改变,测量中需要更换合适的相位物体。理论分析了不同激光波长对相位物体相移大小的影响,详细讨论了不同形状光束下相位物体的半径和相移的大小对4f相位相干成像系统灵敏度的影响。利用了迈克尔逊干涉仪中两束光的相位延迟替代传统相位物体的功能,实现了一种相位可调的相位物体。因为迈克尔逊干涉仪两束光的相位延迟连续可调,使得在不同形状光束及不同波长激光下的测量灵敏度达到最优。该方法进一步完善了4f相位相干成像测量技术,不仅解决了传统相位物体的不足,而且提高了系统测量的精度。     

天线阵元相位中心的一种测量方法

分析天线阵元相位差与其相位中心的数学关系,建立了阵元相位中心的目标函数模型。基于实际的天线阵列测试系统对对数周期天线阵元相位中心进行测量,并利用最小二乘法求出阵元实际相位中心。分析比较了实测与理论的相位中心差异,结果表明:在大部分工作频率上实测结果与理论计算结果较一致,但在高频实测相位中心比理论相位中心更靠近馈电点;实际测量的相位中心能够有效地表征各阵元间实际相位关系。     

锁相环在相位噪声测试中的工作机理和影响

分析了相位检波技术测试相位噪声的工作原理和锁相环在电路中的工作机理,给出了锁相环对相位噪声测试影响的转移函数,通过对环路修正前和修正后的实际测试曲线的比较,很容易看出环路噪声压缩的影响。明确了在实际测试中,必须对锁相环带宽内的相位噪声曲线进行修正。通过分析可以看出,用相位检波器方法使相位噪声测试由测信号相位起伏变成测电压起伏,用锁相技术使压控参考源与被测源同频,并可有效地对锁相带宽内噪声抑制进行修正,改进了相位噪声测试的方法。     

A Stimuli‐Responsive,Photoluminescent, Anthracene‐Based Liquid Crystal: Emission Color Determined by Thermal and Mechanical Processes

Here, a photoluminescent liquid crystal that exhibits a change of emission color on the metastable–stable phase transition induced by external stimuli is prepared. A 2,6‐diethynylanthracene derivative with amide groups and dendritic side chains exhibits a columnar phase on slow cooling from the isotropic phase and shows blue emission in this columnar phase. In contrast, a cubic phase is obtained by rapid cooling from the isotropic phase. In the cubic phase, the 2,6‐diethynylanthracene cores form excimers, resulting in yellow emission. While the columnar phase is a stable liquid‐crystalline (LC) phase, the cubic phase is a metastable LC phase. It is found that a change of the photoluminescent color from yellow to blue is observed on the cubic‐columnar phase transition induced by heating or mechanical shearing for this 2,6‐diethynylanthracene derivative in the cubic phase. This change of photoluminescent color is ascribed to the inhibition of excimer formation on the metastable–stable LC phase transition.     

Noise-induced slope distortion in 2-D phase unwrapping by linearestimators with application to SAR interferometry

This paper explains the underestimation of phase slope and the consequent distortion of the phase surface, observed in two-dimensional (2-D) phase unwrapping by linear estimators, like least squares methods applied to synthetic aperture radar (SAR) interferometry. These methods minimize the difference between the gradient of the unwrapped phase and the wrapped differences of the measured wrapped phase. Using the probability distributions of phase noise and phase differences for a given coherence, the probability of a phase gradient error giving rise to a nonconservative vector field is derived. It is shown that this phase gradient error has nonzero mean in the presence of phase slopes. Linear phase estimators cannot distinguish the mean phase gradient error from a true phase slope; hence, the unwrapped phase shows a slope bias. This bias is quantified as a function of coherence and the number of independent samples that are averaged. The theoretical results are confirmed by simulations     

基于级联式偏置锁相环的低相噪宽带频率合成器*

为提高锁相环的相位噪声性能,本文设计了一种级联式偏置锁相环来实现宽带低相噪频率合成器,通过理论分析得到其相位噪声模型,证明了该技术能够有效地降低锁相环路中鉴相器的噪声基底,并且混频交互调产生的所有杂散可由环路滤波器抑制,从而将窄带高频谱纯度信号扩展为宽带高频谱纯度信号。基于该技术提出了2GHz ~5GHz 的低相噪宽带频率合成器方案,并对其相位噪声指标进行了分析。理论与实验结果表明,相比于传统的小数分频式锁相环方案,该方案的带内相位噪声有明显改善。     

背景光存在下的相衬法原理分析

为了更好地观察弱相位物的位相,在考虑背景光的情况下,对任意相位物体的相衬成像过程进行严格的数学推导及分析,得到有背景光时的相衬法成像光强普遍表达式。结果表明,有背景光时的相板相移量及其透过率存在最佳值;若采用CCD接收图像,弱相位物的最小可观察相位变化量达1.9mrad。这为弱相位物体的精确测量提供了有力的数学论证。     

两个耦合二能级原子与压缩相干态光场相互作用系统中光场的相位特性

应用Pegg-Barnett相位理论,研究了两个耦合二能级原子与压缩相干态光场相互作用系统中光场的相位特性,着重分析了光场的相位概率分布及相位涨落,并讨论了光场相干振幅分量和压缩参量以及原子间耦合系数对场的相位性质的影响.结果表明:光场相位概率分布呈现出三峰高斯分布,在零相位附近概率分布最大,且涨落较小,而其它范围内概率分布小且易振荡.同时由于光场压缩效应的影响使相位概率分布呈现出与相干态光场所不同的情况.     

相位敏感光时域反射系统相位模糊及解卷绕

对相位敏感光时域反射系统相位模糊问题和解卷绕进行了研究,推导了系统中扰动引入的相位变化的整个过程,分析了相位敏感光时域反射系统相位解调过程中产生相位模糊的原因。实验采用压电陶瓷作为扰动源,通过数字相干解调方法进行了相位解调。实验结果表明,相位模糊同时存在于每条相位解调曲线上和曲线之间,因此需要进行两次相位解卷绕消除相位模糊现象;同时,对实验中产生的相位错乱进行了分析,指出相位解卷绕阈值和扰动位置相位的剧烈变化导致了扰动位置相位解卷绕结果不准确,提出了采用相位差变化峰之后的临近位置处的相位变化来还原扰动。实验表明,这种方法能够正确还原扰动信号,能够对10 Hz~1.5 kHz范围内的扰动信号进行准确解调,可同时响应并解调光纤沿线多点扰动,且相位变化幅值与扰动强度具有良好的线性关系。