基于多音激励的NVNA多谐波/互调相位参考实现方法

基于阶跃恢复二极管(step recovery diode,SRD)的脉冲发生器在正弦波激励下输出的脉冲序列具有显著的频域谐波非线性,可为非线性网络矢量分析仪(nonlinear vector network analyzer,NVNA)和大信号网络分析仪(large signal network analy-zer,LSNA)等非线性网络测量平台提供有效的谐波相位参考信号。进一步开发其互调非线性特性的应用,提出一种基于多音信号激励SRD脉冲发生器的NVNA多谐波/互调相位参考实现方案。该方案可以在原有的各次谐波频点附近提供丰富的互调谱线,为未来的"谐波+互调"非线性微波网络测量研究提供相位参考,有效地拓展NVNA对复杂调制信号的测量功能。实验表明:SRD脉冲发生器具有较强的互调非线性,在三音激励下便可获得不少于七音的可用谐波互调谱线;该方案获得的相位参考信号具有小于±0.6°的相位测量随机不确定度,完全满足NVNA的指标要求;互调谱线的分辨率可以任意设置,从几十MHz到百Hz以下。其灵活性和频率分辨率指标优于目前所有的谐波相位参考。     

可用于混频器表征的非线性矢量网络分析仪

非线性矢量网络分析仪(NVNA)是一种针对射频微波器件非线性行为表征的测量装置,通过引入一个相位参考信号实现复杂被测对象的相位谱测量,目前主要用于功率放大器(PA)的表征和建模研究。提出了一种基于双相位参考结构的NVNA改进方案,并尝试用于混频器的非线性行为表征研究。该方案采用一个"步进式"的多频正弦信号作为"主"相位参考,以实现高频谱分辨率的多频段测量,同时引入第2个低频谱分辨率的"辅助"相位参考提供各测量频段的相位同步。该方案能够显著提高测量装置的信噪比,具备对多频段、"调制+谐波"复杂被测对象的测量表征能力。实验表明,该方案可以提供小于±0.2°相位谱测量稳定度,能够进行混频器在复杂调制状态下的相位和谐波失真特性分析。     

67 GHz宽带谐波相位参考及其定标技术

作为非线性矢量网络分析仪的重要参考测量通道,谐波相位参考能够提供多频点、多波量以及复频率下的绝对相位测量能力。设计了基于共面波导非线性传输线方案的原型谐波相位参考样机,并提出了基于EOS光电采样系统的完整谐波相位参考定标技术,主要包括时基失配、平均去噪、相位对准、连接器失配与示波器复频率响应修正等流程。定标实验结果表明,原型样机能够在1 GHz功率27 d Bm信号激励下输出半峰值脉宽为22 ps的周期脉冲序列,其频带覆盖范围超过67 GHz,并在超高次谐波频点上拥有小于±10°的相位精度与小于±5°的相位可重复性。最后将原型样机装配到非线性矢网中,通过测量2 GHz信号激励下超窄时域脉冲发生器的输出时域信号,并将之与采样示波器测量结果进行比对,结果证实了谐波相位参考设计与定标技术的有效性与正确性。     

基于相位谱测量的脉冲调制信号频域测量方法

传统的脉冲调制射频(Pulsed RF)信号普遍采用时域、包络域测量手段进行测试。本文则提出了一种全新的频域测量方法：通过在非线性网络分析仪平台上测量脉冲调制信号的幅度谱和相位谱,经过频谱缝合和外推等处理获得其完整的频谱信息,从而重构出时域波形和包络。实验表明,该频域测量方法的相位谱测量准确度能够达到±1°,通过频谱外推能够获得平滑的时域包络。和传统的时域、包络域测量手段相比,该方法继承了频域测量高动态范围的优势,能够获得更好的测量精度。     

功率谱密度约束下多频激励的非线性失真研究

多频激励信号通过放大器后产生的非线性失真对测量准确性具有较大影响。本文对功率谱密度约束下的多频激励信号产生的非线性失真进行了定量和定性的研究,给出了不同谱线间隔、非线性阶数、谐波相位和频率分布下的数值计算结果,并从三个方面进一步阐释了非线性失真的作用机制。首先,通过仿真发现,二阶非线性时,由具有 Schroeder 相位的多频激励信号产生的二类失真分量的相位为随机分布,而不是和一类失真分量反相。其次,通过计算一类失真分量、二类失真分量以及总失真的变化,解释了通过对多个具有随机相位的多频激励信号产生的非线性失真求平均来减小二类失真分量影响的测量方法。最后,发现了具有 Schroeder 相位的多频激励信号所产生非线性失真的特殊分布机制。本文的研究对准确评估和深入理解非线性失真具有重要意义。     

功率谱密度约束下多频激励的非线性失真研究（英文）

多频激励信号通过放大器后产生的非线性失真对测量准确性具有较大影响。本文对功率谱密度约束下的多频激励信号产生的非线性失真进行了定量和定性的研究,给出了不同谱线间隔、非线性阶数、谐波相位和频率分布下的数值计算结果,并从三个方面进一步阐释了非线性失真的作用机制。首先,通过仿真发现,二阶非线性时,由具有Schroeder相位的多频激励信号产生的二类失真分量的相位为随机分布,而不是和一类失真分量反相。其次,通过计算一类失真分量、二类失真分量以及总失真的变化,解释了通过对多个具有随机相位的多频激励信号产生的非线性失真求平均来减小二类失真分量影响的测量方法。最后,发现了具有Schroeder相位的多频激励信号所产生非线性失真的特殊分布机制。本文的研究对准确评估和深入理解非线性失真具有重要意义。     

非线性振动声调制信号耦合特征分析

振动声调制(Vibro-acoustic modulation,VAM)是一种非线性无损检测方法,利用低频振动信号与高频超声波在结构损伤处产生调制现象来检测损伤.目前振动信号与超声波之间的耦合机理、损伤程度与调制强度的关联关系还不明确.以一块航空铝板为对象开展试验研究,通过对不同裂纹长度下的VAM信号进行AM-FM解调,从时频域分析振动信号与超声波是如何相互耦合的;研究激励参数和裂纹长度对VAM信号调制强度的影响.结果表明,当铝板中存在损伤时,振动信号与超声波之间既存在频率调制也存在幅值调制,调制波为振动信号的基波及各次谐波;VAM信号的调制强度受激励电压、铝板振动模态等因素的影响,与裂纹长度的关联关系并不是单调的,因此无法用于损伤程度的评估.根据非线性弹簧模型和影响VAM信号调幅特征的因素定义可用于损伤评估的相对指标,并进行验证.     

2-DOF汽车悬架系统非线性动力学分析

为了研究外部激励作用下悬架系统的动态特性,建立了考虑非线性弹簧力和非线性阻尼力的二自由度四分之一车辆动力学模型。采用增量谐波平衡法分析了激励比和非线性刚度系数对悬架系统的动态特性的影响,并得到了各次谐波响应的幅频特性曲线。研究结果表明,在不同的激励比和非线性刚度系数作用下悬架系统表现出超谐波共振、主共振、多解、硬式/软式非线性以及跳跃不连续等强非线性行为。与此同时,悬架系统的超谐波共振响应对激励比具有明显的敏感性。除此之外,各参数对系统的主共振峰值及硬式非线性具有较大的影响。在一定范围内减小激励比和增大非线性刚度系数能够有效地降低悬架系统的振动幅值。     

基于准同步DFT的非整数谐波分析算法

在准同步DFT谐波分析算法的基础上,提出了一种基于非整数波概念的谐波分析算法。该算法的核心思想是:信号频率漂移导致频谱峰值出现的位置与理想位置不一致是短范围泄漏产生的根本原因,而信号频率的漂移可以通过测量相邻点基波相角差来获得,那么应用该漂移值对基波和高次谐波的波次值进行非整数修正就可以准确测量各次谐波的幅值和相角。仿真实验和工程实例证明,该算法能够有效抑制频谱的长范围泄漏和短范围泄漏,提高基波与高次谐波的幅值与相位测量准确度。     

基于混频器的非线性矢量网络分析仪双端口校准方法

基于混频器的非线性网络分析仪(NVNA)是一种新型的非线性网络测量平台。介绍了该平台的结构、原理、误差模型和经典校准流程。结合NVNA的时不变测量特性,提出了2种新的双端口校准方案——Absent Thru和Blind Thru,并给出了具体的校准流程。在新研制的NVNA原型样机上的实验表明,新方案与经典Unknown Thru方法的校准结果相一致。新方案丰富了双端口NVNA校准手段,为NVNA的误差模型合理性以及校准结果准确性提供了有效的检验手段。     

A／D转换器线性误差动态测试技术

本文利用直方图测试理论并通过相应的数字运算以求解Ａ／Ｄ转换器的线性误差,从而对一种在动态输入条件下基于计算机控制的Ａ／Ｄ转换器测试技术进行了分析探讨。     

压电陶瓷执行器迟滞特性的 广义非线性Preisach模型及其数值实现

压电陶瓷执行器的迟滞非线性不具有经典Preisach模型的次环一致特性,直接利用该模型对压电陶瓷执行器的迟滞特性建模会产生较大误差。为了提高压电陶瓷执行器的迟滞特性建模精度,在非线性Preisach模型的基础上推导得到适用于压电陶瓷迟滞特性的广义非线性Preisach模型,并给出简化分类计算公式。广义非线性Preisach模型将经典Preisach模型表示定理中的次环一致特性修改为次环等弦长特性,放宽了对描述对象的限制要求。实验数据表明,与经典Preisach模型相比,广义非线性Preisach模型预测位移的误差绝对值的最大值降低了0.22 μm,均方根误差降低了0.11 μm,能够更精确地描述压电陶瓷的迟滞特性。     

材料早期损伤的非线性超声诊断

对于材料微结构特征的检测,特别是材料早期损伤,非线性超声具有独特的优势。立足于非线性超声的发展历程,阐述了非线性超声的基本理论和数学模型,深入分析了非线性超声参量的影响因素,包括位错单极子模型、位错偶极子模型、析出物和微裂纹;阐述了非线性超声的实验方法,重点介绍了非线性超声纵波和表面波的检测方法;论述了非线性超声在闭合裂纹、疲劳及位错早期损伤、材料热老化、蠕变及材料辐射损伤等领域中的应用;最后总结了非线性超声检测技术在材料早期损伤应用中面临的机遇和挑战。     

故障参数下齿轮系统非线性动力学行为

为分析齿轮系统在故障条件下的非线性动力学变化机理,对不同故障参数下非线性齿轮系统的动力学行为进行了研究;建立了单齿冲击、单齿刚度、单齿磨损及全齿磨损的非线性动力学模型,采用齿轮混沌振子方法对其进行了分析;探讨了上述4种故障激励产生后齿轮系统吸引子的变化.研究表明,利用齿轮混沌振子能够较好地区分故障信号的大小,为更好地进行故障诊断提供了理论支持,也为旋转机械的故障诊断提供了一种新方法.     

计及动力刚化项的柔性机械臂几何非线性模型

通过考虑动力刚化效应,建立了大范围、高速、轻质柔性机械臂的几何非线性模型。数值仿真结果揭示了某些传统动力学建模的缺陷和新模型的有效性。     

基于多刚体离散元模型的柔顺机构动力分析新方法

柔顺机构是部分或者全部由其构件的预期弹性变形来传递运动和力,这使得构件的弹性变形一般都较大。它的分析一般属于几何非线性问题。基于弹性体的多刚体离散元模型,研究了柔顺段和柔顺机构的多刚体离散元建模方法,推导了柔顺机构系统的一般控制方程,该方程可以解决柔顺机构的特征频率和几何非线性变形问题。并给出了算例,计算结果表明多刚体离散元方法能较好解决柔顺机构的几何非线性静力学和动力学分析。     

考虑关节非线性刚度的仿袋鼠柔性跳跃机构动力特性分析

根据袋鼠腿部的生物结构及跳跃的特点,建立了考虑关节非线性刚度的仿袋鼠跳跃模型及其着地阶段的运动、动力学方程。结合实例,用Matlab7.1计算和绘出了模型此阶段中各关节转角、关节力矩、地面支承力以及非线性扭簧恢复力矩随时间的变化规律,对比线性关节对其进行了分析和讨论。结果表明:非线性的引入不仅可提高关节的储能能力,有效地降低关节输入力矩,而且还能防止跳跃机构提前起跳,改善跳跃性能,从而有利于增加起跳速度和跃远度,更符合生物的特征。     

称重传感器弹性元件结构参数对非线性误差的影响

文中对大吨位高精度称重传感器弹性元件进行了有限元分析．分析和计算结果表明，设计弹性元件时，主要考虑弹性元件贴片区的长度和直径及过渡圆弧半径．弹性元件上下端部结构尺寸只要满足工艺要求即可．这为弹性元件的优化设计和结构参数的确定提供了理论依据。     

液压摇摆台控制系统仿真研究

液压摇摆台是一种船舶运动模拟系统,用来研究某些甲板设备在摇摆状态下的工作性能.为了克服系统运行过程中的多种干扰--驱动系统的非线性影响、负载力矩变化的影响等,设计了变参数PID控制器并进行了仿真分析.仿真结果表明,输出曲线具有良好的运行特性,满足船舶模拟运动的各项要求.     

分形理论在机械领域的应用现状

概述了分形理论的基本概念及其发展，指出在自然科学、了分形理论在机械工程的切削加工、机构学、焊接和铸造过程、应用现状。社会科学等各个领域分形理论都获得广泛的应用。综述机械系统运动状态分析和故障诊断、制造业信息化中的应用现状。