石英晶体参数快速牛顿测量法及系统设计

石英晶体参数的快速和准确测量是石英晶体元件加工控制和成品检测的重要指标;介绍了基于π网络零相位法的石英晶体参数测量方法,并在此基础上,研制了以DSP和FPGA为核心的嵌入式数字鉴相处理系统,测量过程中系统直接控制信号发生器,并在数字信号处理器中实现快速牛顿下山测量算法,使得平均只需要进行5次搜索,就可以锁定石英晶体的谐振频率,从而实现晶体谐振频率的快速测量;实验表明系统测量精度达到2PPM,平均测量时间小于0.5秒。     

本期摘要

石英晶体微天平在蛋白吸附领域的研究进展;毛细管电泳-电致化学发光法检测儿茶素;基于π网络零相位法石英晶体激励电平相关性的研究;基于π网络零相位法的石英晶体负载谐振频率测量技术研究;基于Maxwell软件的齿轮测速传感器的磁路分析     

弱激励石英晶体参数检测的自适应陷波法

微弱激励下的石英晶体其输出信号的频率、幅度和相位输出变化都非常大。本文采用π网络零相位检测法测量石英晶体的串联谐振频率,针对微弱信号的相位检测采用自适应陷波滤出期望信号,然后对陷波后信号进行带宽压缩提高信噪比,从而检测出π网络零相位点,估计出石英晶体的谐振频率。文中研制了基于数字信号处理器的检测系统,实验表明系统在信号功率小于-60dBm情况下,相位检测精度达到2PPM。     

用于石英晶体——频率测试相位检测技术研究

在使用π网络零相位法对高频石英晶体进行测试时,相位检测技术是关键.本文所设计的鉴相系统采用混频技术,降低所要鉴相的频率,对固定频率进行相位检测.经实验验证,本测试系统的测试频率范围1MHz～200MHz,相位检测的精度能够满足串联谐振频率的测试精度±2ppm的要求,重复精度大于0.5ppm.     

基于直接传输法的石英晶体谐振电阻测量技术研究

在研究IEC444-5标准中的直接传输法的基础上,结合π网络零相位法中测量方法,提出了一种石英晶体谐振电阻测量的方法;该方法在测量过程引入了矢量电压,采用测量复阻抗方法来减弱π网络杂散的影响;在此基础上设计了石英晶体串联谐振参数测量系统,该系统采用DDS技术,有效提高了测量精度;实验结果表明,在1MHz～200 MHz频率范围内,石英晶体串联谐振电阻的测量误差不超过±10%(或±2Ω),满足石英晶体工业生产测量的需要.     

级联DDS和倍频技术在石英晶体测量中的应用

在介绍π型网络零相位法石英晶体元件电气参数测量系统的基础上、首次提出了使用级联直接数字合成器(DDS)和倍频技术去解决π型网络测量所需高频高精度激励信号问题。通过测试证明,该设计产生的激励信号频率范围广、频谱纯,符合系统要求;整个测量系统与250B相比,串联谐振频率测试偏差不超过1ppm,串联谐振电阻测试偏差不超过2％。     

基于π网络零相位法石英晶体负载谐振频率测量技术研究

对基于π网络零相位法测量石英晶体负载谐振频率的3种测量方法进行了分析对比,重点对基于实体电容法的石英晶体负载谐振频率测量技术进行了分析研究.在此基础上,设计适用于实体电容法测量石英晶体负载谐振频率的测试系统.实验表明:负载谐振频率的测量误差达到±5×10-6以内.     

基于π网络零相位法石英晶体负载谐振频率测量量技术研究

对基于π网络零相位法测量石英晶体负载谐振频率的3种测量方法进行了分析对比,重点对基于实体电容法的石英晶体负载谐振频率测量技术进行了分析研究.在此基础上,设计适用于实体电容法测量石英晶体负载谐振频率的测试系统.实验表明负载谐振频率的测量误差达到±5×10-6以内.     

基于π网络零相位法石英晶体激励电平相关性的研究

本文阐述了基于π网络零相位法石英晶体测量中改变激励电功率对石英晶体电参数的影响.主要以π网络零相位法为测量方法,配以软件调节,硬件补偿等措施改变施加在石英晶体两端的激励功率,从而完成激励功率相关性的研究.重点阐述系统电阻校准方法和串联谐振电阻的测量.     

石英晶体静电容测量方法的研究与实现

本文介绍了一种测量石英晶体静电容的新方法。在IEC-444标准所规定的测量石英晶体电参数的方法-π网络零相位法基础上,对静电容的测量方法进行了研究,提出了本方法。在此基础上设计制作了测量实验系统,该系统把测量谐振频率和静电容统一起来,简化了测量电路,提高了可靠性和测量速度。实验结果表明,在1～10pF的测量范围内,静电容测量误差小于0.1pF,满足工业生产中对石英晶体静电容的测量精度要求。     

基于多段分频等长信号融合的频率估计方法

多段采样信号十分常见,对其进行信息融合能有效提高信号处理的精度,尤其适用于低信噪比、被测频率持续时间短的情况。为提高多段采样信号频率估计的精度和扩展已有方法的适用范围,给出一种多段分频等长信号融合方法。在该方法中,因各段信号的被测频率不等,故生成频域分析参数矩阵以实现同频化效果;因同频化后各段信号之间仍然相位不连续,故设计相位差补偿因子矩阵以达到相位连续信号的效果;因相位差补偿因子矩阵包含未知参数,故生成搜索频率序列以用于实际计算并得到具有特定形式的功率谱矩阵。为验证方法的正确性,给出了数学证明。针对多种应用环境状态进行了仿真实验,结果表明该方法具有普适性,抗噪性好,频率估计精度比现有方法有较大提高。     

自适应Notch滤波器四元平面方阵定向性能

为了提高四元平面方阵定向性能,减小其运算量,提出了用自适应Notch滤波器相位差时延估计法进行定向。方法可以动态更新参考信号频率,减小估计方差并实现无偏估计,是实现目标定向的重要途径。与通常所用的互谱法相比,在相位估计方差下界相同时,运算量显著减小。将其应用于四元平面方阵的定向,对水下主动发射信号的回波进行仿真分析,仿真结果表明,在相同的实验条件与精确度下,运算量比通常定向所用的互谱法小,有很强的工程应用价值。     

基于信噪比估计和矢量平均的干涉仪抗噪声测向方法

针对低信噪比条件下干涉仪测向准确度低的问题,提出了一种基于信噪比估计和相位差矢量平均的自适应测向方法。本文方法通过对多次测量的相位差复数矢量求平均来提高相位差的测量精度和稳定性,从而提高测向性能。提出的自适应准则通过估计来波信噪比,可快速确定不同信噪比下矢量平均所需样本量,使处理后信号达到设定信噪比阈值,获得稳定的测向准确度。分析了信噪比阈值对本方法测向性能的影响。本文方法计算复杂性小,对测向实时性影 响小。理论分析和仿真结果表明：本方法在低信噪比条件下可以达到很高的测向准确度,对低信噪比条件下的测向性能改善明显。     

一种基于多段降频等长信号融合的频率估计方法

为了提高多段采样信号频率估计的精度和扩展已有方法的适用范围,本文提出一种多段降频等 长信号融合方法．该方法采用频域分析参数矩阵、相位差补偿因子矩阵、搜索频率序列等措施,以解决各段 信号之间被测频率不等、相位不连续等问题．给出了四项性质作为所提方法有效性的数学证明,并针对多种 应用环境状态进行了仿真实验．结果表明,本文方法普遍适用于多段降频等长信号,抗噪性好,频率估计精 度比现有方法有较大提高．     

联合SWT和三角基神经网络的近频率谐波提取

同步挤压小波变换(SWT)可以精确地检测近频率谐波信号的频率,但在幅值和相位的检测中存在较大的误差.为了提高SWT的检测精度,提出一种将SWT和三角基函数神经网络相结合的近频率谐波检测方法.首先,通过SWT检测近频率谐波中谐波分量的个数和频率初值;然后,根据检测结果构造三角基函数神经网络,将频率作为权值在网络中参与学习;最后,利用最速下降法对网络进行训练,根据训练后得到的权值精确计算谐波分量的频率、幅值和相位.利用不同类型的近频率谐波对所提方法进行了实验分析,实验结果表明,该方法可以有效提高近频率谐波的提取精度,即使在强白噪声干扰下,也可较精确地提取出各谐波分量,提取效果优于经典的SWT方法.     

基于包络延拓和本征波匹配的时变DoS攻击频谱检测

DoS攻击信号具有非平稳时变特性,湮没在色噪声背景的复杂网络环境中,对之难以有效检测.传统方法中采用基于非平稳时变信号处理的Hough变换单谱脉冲响应检测算法,由于二次型时频分布的边缘效应会引起较大包络衰减,检测性能不好.因此提出一种基于包络延拓和本征波匹配的时变DoS攻击信号频谱检测算法来对DoS攻击检测信号进行双曲调频分解,构建信号数学演化模型,得到信号包络和本征波特征提取结果.采用双线性Hough变换法分析频谱特征畸变,进行瞬时频率估计,得到信号的单谱脉冲响幅频响应,在包络时频特征空间优化搜索路径实现包络延拓,基于最小均方误差准则设计本征波匹配滤波器,控制DoS频谱偏移,实现信号频谱检测.仿真结果表明,本算法能在强色噪声背景干扰下提高检测性能,检测概率高于传统算法,且能准确估计参量信息,提高对DoS攻击信号的主动防御能力.     

基于虚拟仪器的相位差软件测量算法研究

介绍了三种用于虚拟仪器的相位差测量的软件算法：过零检测法、频谱分析法和相关分析法，详细探讨了相关分析法的原理及其在相位差测量中的应用，最后通过实验对三种算法进行了相位差测试比较。结果表明：相关分析法的相位差测量具有精度高、抗干扰能力强等优点。     

HINOC系统探测帧的单频检测与BCH解码相结合的方案设计

提出了一种针对HINOC系统探测帧的单频检测算法与BCH编解码结合应用的方案,以改善HINOC系统的抗单频干扰能力。首先介绍了单频检测的一般方法及实现流程;接着简述了BCH编解码的基本原理;最后详细阐述了将单频检测算法与BCH编解码算法结合应用于HINOC系统的方案及实现流程。仿真结果表明,该方案能明显改善HINOC系统的抗单频干扰性能,具有较强的实用价值。