线性调频信号在低频振动校准系统中的应用

针对某低频(0.01～20Hz)电动振动台校准系统存在的校准时间长、精度低、费用高等不足,利用虚拟仪器技术对其进行扩展和完善;针对原系统由于采用单频正弦信号进行人工扫频的校准方法,而导致的校准时间长,且对于被校传感器的某些谐振点无法精确测得等缺点,介绍了采用低频段内的线性调频信号作为激励信号的校准方法,有效地实现了一定频率段内快速、高精度的校准.提出了在校准过程中将调频信号校准方法和正弦信号校准方法有机结合的新方案.通过理论分析和试验结果表明,此校准方法具有较好的实用价值.     

TEM室法环天线校准系统建立及测量结果不确定度评定

横电磁波室法是9kHz~30MHz频段环天线校准中广泛采用的一种方法。环天线分为有源环天线和无源环天线两类,这两种天线的磁场天线系数在量值范围上差别大,对系统动态范围要求不同。根据这一特点,对两类环天线分别建立横电磁波室作为标准场的环天线校准系统,基于网络分析仪开展扫频测量。针对电磁兼容领域中常用的直径60cm以下有源和无源环天线分别开展校准方法研究,给出磁场天线系数测量结果和测量结果的不确定度评定。该环天线校准系统可以扫频完成常用环天线在9kHz~30MHz频段内的校准,解决大动态范围问题,环天线校准效率也得到提高。     

射频峰值功率分析仪测量数据高速校准方法

射频峰值功率分析仪通常需要配接多种不同工作频段、不同测量范围的检测探头.为了消除因配接不同种类的探头、探头的幅度响应非线性以及频率响应而引起的测量误差,提出多分段校准方法,并以数据查找表为核心,设计检测数据高速校准电路,根据配接探头的预置分段特性数据、当前工作频段,及时更新查找表内容,使检测数据通过校准后,得到准确的测量值,从而改善测量精度,提高测量速度.经试验,表明校准精确,电路简单可靠,易于实现,满足分析仪测量数据高速校准要求.     

医用泄漏电流测试仪频率特性的校准方法

针对采用GB 9706. 1—2007测量网络的医用泄漏电流测试仪,分析了影响测试仪频率特性的因素,研究了频率特性的校准方法。提出在DC～1MHz频率范围内,通过输入阻抗和传输电压比校准测量网络的频率特性;根据GB 9706. 1—2007对测量网络中阻容器件的容差要求,分析了输入阻抗和传输电压比的标准值及允许偏差。为了解决传输电压比校准中存在的问题,提出了根据泄漏电流示值进行整体校准的方法,从而同时实现了对测量网络的传输特性和泄漏电流示值频率特性的校准。     

基于地球重力法的低频加速度计校准

ISO 16063-16描述的地球重力法只能用于低频加速度计灵敏度幅值静态校准, 无法用于灵敏度幅值与相位的动态校准。采用机器视觉方法测量激励加速度相位,并得到对应时刻的加速度计输出信号相位,该方法可同时实现基于地球重力法的灵敏度幅值与相位动态校准。该方法测量时由转台为被校加速度计提供峰值恒定为1g的正弦激励加速度,有效避免了低频时微小激励加速度引起的加速度计输出低信噪比信号对校准精度的影响。实验结果表明,地球重力法可实现从静态(DC)至10Hz范围内的灵敏度幅值与相位高精度校准。     

线性调频连续波雷达发射信号的动态测试

本文提出了一种利用点目标差拍信号对线性调频连续波雷达的发射信号进行动态测试的方法，可以实现扫频线性度、扫频斜率、扫频带宽以及瞬时频率偏离的动态测试。文中给出了该方法的原理、误差分析实验结果。     

热膜式空气质量流量传感器动态非线性建模

热膜式空气质量流量传感器响应速度较快,测量范围宽,可靠性高,广泛应用于发动机空燃比的测量。但是,这种传感器的动态非线性问题影响了进气量测量的精度。采用基于多幅值阶跃信号的Hammerstein模型和两步辨识方法描述了传感器的特性。通过动态标定实验,得到不同幅值的阶跃输入、输出数据。根据幅值,用最小二乘拟合方法确定非线性系数,由输入数据和非线性系数得到静态非线性环节的输出。根据输出数据,运用线性自回归方法得到动态线性环节的传递函数。这样就建立起块联形式的动态非线性模型,有利于传感器动态非线性的校正。建模结果表明,动态非线性模型比线性模型可更准确地描述传感器的特性。     

基于WLS-SVM的加速度计动态模型参数辩识

提高加速度计动态模型参数辨识精度,对研究和改善加速度计动态特性有重要作用。针对加速度计的非线性影响其动态模型参数辨识精度的问题,提出了一种基于加权最小二乘(WLS)和支持向量机(SVM)的加速度计动态模型参数辩识方法,该方法针对包含线性部分和非线性项的加速度计二阶非线性动态模型,利用WLS辩识加速度计动态模型的线性部分参数,并采用SVM估计加速度计动态模型的非线性特性,通过迭代和最小化所构建的误差准则函数,实现加速度计动态模型参数最优辨识。仿真实验和加速度计绝对法冲击激励校准实验表明,该方法能够减小加速度计非线性对动态模型参数辩识精度的影响,所得加速度计动态模型参数辨识结果具有较高的精度。     

船载水声定位系统自动校准技术研究

在分析常规水声定位系统校准方法的基础上,结合某型船载水声定位系统的工程研制,提出了一种自动校准方法。该方法无需常规的动态或静态校准,可在每次系统安装完成后自动检测及校准。利用基阵中心位置的发射换能器以及船只固定连接杆入水端的发射换能器依次发射校准声信号,将获得的水声定位坐标与上述两个发射换能器固定对应的全球定位系统(Global Positioning System, GPS)天线坐标进行平移和偏转,获得偏移参数矩阵,实现系统校准。某水域的跑船试验验证结果表明,利用该自动校准方法可在两分钟内完成全部自检及校准工作,并且水声定位轨迹与跑船GPS轨迹重合较好,具有校准效率高、测量精度高等优点。     

ZJL801纳伏电压标准装置频率特性分析

针对低频超小电压计量测试设备的工作频率范围不宽和测量精度不高的问题,经过电子元器件及相关部件的频率特性分析与试验,确定了相关电容器的性能是影响仪器频率特性的关键。通过采用制作优质精密电容器,设计前置放大器、测量电路、连接电路、衰减器和校准信号源的频率特性及计算机数据处理等多种方法扩展了设备的工作频率,提高了测量精度,改善了频率特性。     

随机共振技术在探潜中的应用

潜艇在低速航行时,由于辅机的工作和螺旋桨转动,导致了声频在甚低频段(0~100 Hz)内有较强的线谱。在声源较弱时,由于信噪比太低,传统的Demon谱分析方法无法辨别出线谱成分。这在一定程度上限制了声呐在低信噪比情况下的探潜性能。根据随机共振理论的非线性检测目标手段,运用扫频式随机共振技术,对低信噪比情况下的潜艇线谱噪声进行处理,从而增强了线谱能量,以提高检测信噪比。根据该理论,运用扫频随机共振方法对潜艇甚低频段线谱进行了数据处理,使得检测结果提高了8 dB,实际运用的目标检测距离提高1倍以上。充分体现了该理论的工程实用价值。     

Linearization of the frequency sweep of a frequency-modulated continuous-wave semiconductor laser radar and the resulting ranging performance

The performance of a frequency-modulated continuous-wave (FMCW) semiconductor laser radar has been examined. Frequency modulation (linear chirp) has been studied experimentally in detail. To create a linear frequency sweep, we modified the modulating function according to the measured frequency response of the laser, using an arbitrary function generator. The measurements indicate the possibility of achieving a spectral width of the signal peak that is transform limited rather than limited by the frequency modulation response of the laser, which permits the use of a narrow detection bandwidth. The narrow width results in a relatively high signal-to-noise ratio for low output power and thus also in relatively long-range and high-range accuracy. We have performed measurements of a diffuse target to determine the performance of a test laser radar system. The maximum range, range accuracy, and speed accuracy for a semiconductor laser with an output power of 10 mW and a linewidth of 400 kHz are presented. The influence of the laser's output power and coherence length on the performance of a semiconductor-laser-based FMCW laser radar is discussed.     

傅里叶变换轮廓术中三维坐标同时校准方法

在相位测量型光学三维面形测量中,最终都要将相位信息转换成被测物体的高度分布信息,这个过程往往是通过对已知世界空间坐标的特征点事先标定,获得测量系统的内外特征参数后,完成被测物体的三维坐标转换.因此,标定是三维面形测量的关键环节.本文基于双向二次相位-高度映射方法和摄像机针孔模型线性无畸变标定技术,充分利用傅里叶变换的频谱方向特性,提出了对含有特征点的二维标定物表面变形条纹的频谱进行方向滤波操作,同时获取测量系统XYZ三个方向上的标定数据,对测量系统进行立体校准的系统标定方法.结合旋转风扇叶片形变的测量系统,给出了该方法的标定结果:在XY面内(230mm×230mm)的标准偏差小于0.27mm;在Z方向上小于0.022mm,位移测量灵敏度优于0.05mm.该方法为测量系统的实用化奠定了基础.     

An adaptive window function method for power measurement

An adaptive window function for distorted power measurement is introduced in this paper. It can automatically provide the optimal window function according to the measured signal. Thus, the applied window function is always optimal in the sense of the zeros of its frequency response corresponding to the undesired measured signal spectrum components which will result in the harmful truncation errors. As a result, the harmful truncation errors of asynchronous sampling and the influence of interharmonics in the measured signal spectrum can be totally eliminated. The correctness, accuracy, and applicability of the proposed method have been verified both theoretically and by extensive simulations     

压电加速度传感器Hn估计校准方法

针对压电加速度传感器灵敏度校准过程中噪声对校准结果的影响难以消除的问题,结合Hn估计方法,利用其多次求互相关函数并求平均值的特性对系统噪声进行抑制。用"半长法"进行互相关计算,对多组采样信号进行互相关计算后再用FFT法进行功率谱计算,可得到功率谱的无偏估计。实验结果证明,利用该方法可提高压电加速度传感器灵敏度校准结果的准确度。     

基于小波包变换和时变频率的结构地震损伤评估

基于频率变化的结构地震损伤评估方法具有机理明确和精度较高等特点,但传统信号分析方法在时频分辨率上不能同时满足精度要求,导致时变频率不能直接从响应信号中精确获取,影响频率法损伤评估的应用。依据时频边缘条件提出时频谱分析精度评价标准,通过对比不同的信号分析方法,确认具有特定基函数的小波包变换是获取精确时变功率谱的有效工具。提出基于小波包脊的时变频率提取方法,在此基础上依据结构频率的变化可计算结构时变损伤指标,并最终实现结构多维地震损伤评估。算例表明基于小波包变换和时变频率的结构地震损伤评估方法可以较准确地反映结构的整体损伤演变过程和最终损伤程度。应用该方法时仅需要结构的位移时程,在结构动力分析、抗震验算以及实际结构的震害评估中均具有良好的适用性。     

防振锤非线性阻抗的实验研究及参数识别

防振锤被广泛用于减轻架空输电线微风振动,阻抗是评价其减振性能的重要指标。针对防振锤所具有的非线性特性,设计了一套利用正弦扫频测试阻抗的方案,通过测量防振锤在不同的激振速度下的阻抗谱,识别防振锤在不同振动速度下的的固有频率和阻抗,并计算出每一阶固有频率所对应的阻尼比。分析了振动速度对防振锤振动参数的影响。最后,通过对比防振锤阻抗谱的实验结果和计算结果,指出了现有防振锤线性力学模型的局限性。     

随机振动校准加速度计方法研究

介绍了随机振动校准加速度计系统的实现.使用随机信号传感器绝对校准方法,得到了较为理想的加速度计频响曲线.与传统的方法相比在保证校准精度的前提下,提高了效率.     

宽带可调谐光源瞬时波长测量方法研究

激光波长作为“米”基准的重要实现途径之一，其量值准确性在计量校准、精密测量以及光谱探测等领域具有十分重要的意义。目前基于标准物质吸收谱线的波长基准仅能用于单一波长的计量校准，对于宽带光源波长校准手段有限。本文开展宽带连续调谐激光波长校准技术研究，利用飞秒激光频率梳宽光谱、光频可溯源至原子频率标准、稳定性高的特点，对宽带调谐光源在调谐输出时的连续光波长进行测量，最终实现了1 nm带宽下可调谐激光器调谐输出过程中瞬时值的测量，并利用该结果对可调谐激光器在121 GHz带宽的调频非线性度进行了评价。     

数字信号源频率校准及测量不确定度评定研究

以广泛应用的数字信号源为研究对象,将传统测量系统分析(MSA)方法与田口方法相结合进行了数字信号源频率测量系统分析和校准公式的推导,并进行具有交互效应场合下的数字信号源频率多变量误差分析和测量不确定度的评定.研究表明,可以通过测量数字信号源的典型值得到校准公式,由此推导出全量程任意点估计值,方便仪器的校准;可以使用正交表和SN比方法相结合分析测量仪器误差及进行测量不确定度评定.