时间交替ADC系统的一种动态误差补偿方法

目前有许多方法被用于补偿或减少时间交替ADC系统各个通道失配带来的误差,但这类方法仅考虑了静态效果,没有提供一种测量时间交替ADC系统误差的有效方法,对SFDR提高非常有限,并且难以满足实时性的要求.本文采用由状态空间索引的误差表对时间交替ADC系统的输出进行校准.该方法将某一通道作为参考通道,对其它通道的误差进行测量并生成由时间交替ADC系统输出状态索引的误差表,利用该误差表对各个通道的输出进行动态校准.最后将该方法用于400 MSPS/12 bit高速数字化仪的校准,在输入幅度为1 V的1 MHz正弦信号时,高速数字化仪的杂散失真可降低20 dB.     

高速TIADC系统误差校准技术研究

通道失配误差会导致采样信号非均匀,严重影响时间交替并行采样的系统性能。针对该问题,提出了一种基于分数延时滤波器的自适应校准方法。利用分数延时滤波器实现时间失配误差的校准,在此基础上引入Farrow结构,当误差值改变时也不用重新设计滤波器系数。仿真结果表明,该方法可对失配误差进行准确估计,校准后的系统误差频谱明显减少,性能得到大幅提升。     

交错采样技术中的失配误差建模与估计

受限于目前的半导体制备工艺,单片ADC无法在保证高分辨率的同时满足高采样率的要求,因此利用多片ADC并行阵列的时间交错采样技术是实现高速高精度采样的一种有效方法。但是,受制于各并行通道协同工作时,各路器件的固有差异和信号传输的不一致所带来的失配误差,TIADC(Time-interleaved ADC)的性能也受到了极大的影响。文中首先分析了各类通道失配误差(包括偏置、增益和时延失配误差)的来源、特征以及它们对TIADC系统性能造成的影响。其次,本文引入一种有效的误差识别算法,通过提取出输出频谱中特定频点处的失真谱线,利用这些失配谐波与误差参数之间互为傅里叶变换对的关系,得到各类失配误差的估算数值,为后续的误差补偿的准确性提供有力的保障。     

基于国产 ADC 芯片的 TIADC 系统时间误差 自适应校准算法

武器及其测试系统的高精度与国产化是我们国家现在不得不面对的严峻问题,当数据采集系统的采样率达到 GSPS 量 级时,目前的国产 ADC 芯片很难达到,因此在不降低采样精度的前提下,提出多片 ADC 进行阵列化采样的方法提高系统的采 样率。 针对 TIADC 系统存在的通道失配问题,提出了基于一阶统计量的自适应误差估计算法与改进 Farrow 时延滤波器的校正 方法,并对 4 通道 TIADC 系统的时间误差估计提出新的估计策略。 仿真与实验结果表明,该算法能够对时间失配误差进行精 确估计,同时能够有效地抑制杂散分量,相比校正前的数据,无杂散动态范围提高 20 dB,对解决高速高精度数据采集装备国产 化问题具有重要的现实意义。     

平面十字磁梯度张量系统的两步线性校正

磁梯度张量系统的测量精度受限于磁传感器的零漂、灵敏度差异和三轴非正交性等系统误差以及各传感器轴系间的非对准误差。构建了平面十字磁梯度张量系统的误差参数线性模型,提出了两步线性校正法。利用两个非线性变量转换构建单磁传感器系统误差的线性方程组,对误差参数进行最小二乘估计,将传感器实际输出校正为各自理想正交输出;利用旋转矩阵构建各传感器理想正交轴间非对准误差的线性方程组并求出最小二乘解,将各传感器输出校正到参考平台框架正交坐标系上。两步校正过程均无数学简化。仿真与实验表明,相比忽略二阶及以上高阶小量的常规线性校正,提出的张量系统两步线性校正法更为精确,误差参数仿真估计准确率高于93%,实测校正后总场强度均方根误差小于13 n T,张量分量均方根误差小于90 n T/m。     

磁梯度张量系统传感器阵列的快速旋转校准

为有效消除磁梯度张量系统传感器阵列间非对准误差和传感器系统误差对测量精度造成的影响,提出了一种只需绕系统任意轴旋转一周便可理论上实现所有磁传感器与参考平台正交系间精确校准方法。利用两组无数学简化的非线性转换构建传感器系统误差线性校正模型,仅需同一旋转周期的10组测量数据便能得到参考平台与各传感器的理想正交输出。通过构建磁传感器三轴横倾、俯仰、方位转换的旋转矩阵,得到传感器空间任意姿态的非对准误差校正模型并对旋转角进行最小二乘估计,仅需同一旋转周期的3组测量数据便能对准张量系统。仿真和实测结果表明:在理想情况下仿真参数估计准确率接近100%,实验校正后各传感器输出具有较高重合与同轴性,张量分量RMSE(均方根误差)小于30nT/m。能以较简单步骤和较少采样数据高效提高差分法磁梯度张量系统测量精度。     

并行A/D采集系统的时间延迟测量及待测信号的复原

并行时间交替采样是提高采样率的一种有效方法,但并行通道间的失配将使拼接后的信号成为非均匀采样,严重降低了整个A/D采集系统的性能.在对非均匀周期采样信号的数字谱进行了深入研究的基础上,提出了各通道时间延迟值的测量方法,及复原待测信号的方法.结合实例,在MATLAB环境下的仿真实验证实了方法的可行性和可靠性.     

非均匀采样莫尔条纹信号的分析与处理

为了动态、实时地测量光电编码器在变速转动情况下的细分误差,提出了一种莫尔条纹信号的非均匀采样分析与处理方法。利用傅里叶级数原理构造了实际情况下的莫尔条纹信号方程,根据编码器在不同转速下的实时采样,揭示了莫尔条纹信号的非均匀采样特征。鉴于信号采样的非均匀性,采用曲线拟合的最小二乘法重构莫尔条纹信号,利用离散傅里叶变换算法分析重构信号并求出波形参数。通过信号参数与细分误差的关系式,测量了编码器动态细分误差。采用该方法对21位绝对式光电编码器莫尔条纹信号进行了分析和处理,两次测试得到其动态细分极值误差为+3.21″、-4.69″和+3.45″、-4.81″。实验结果表明,该方法可以有效地分析和处理编码器在非匀速转动下产生的变频莫尔条纹信号,精确地测量编码器的动态细分误差,为工作现场编码器误差的实时检测与修正奠定了基础。     

限定记忆最小二乘辨识与非对称缸液压系统

针对非对称液压缸系统,以PRMS信号为激励信号,对比了普通最小二乘法与限定记忆最小二乘法在开环辨识中的辨识效果.并将限定记忆最小二乘辨识方法所得的辨识模型同实际系统的输出进行了对比和验证,证实了限定记忆最小二乘辨识方法的有效性.     

转子在临界转速点的振动和阻尼比的估计方法

以单盘对称转子模型为分析对象,分析转子在临界转速点时的振动,导出共振过程的数学模型。提出了两种识别转子阻尼比的新方法:a.利用衰减自由振动信号,构造关于其包络的误差函数,通过迭代法使误差函数达到最小来估计阻尼比,该方法相比对数衰减率法可以更加准确地估计转子的阻尼比;b.利用幅频曲线识别转子阻尼比,即根据转子实测的增减速过程振动数据,利用最小二乘法预估阻尼比的初值,再利用寻优法确定转子的阻尼比。通过试验检验,证明这两种估计阻尼比的方法能够较有效地解决阻尼比估计不准的实际问题。