频率标准瞬态稳定度的精密测量

为解决常用数字化计数测量信号瞬态噪声和短期稳定度精度不高的问题,采用创新的相位重合检测技术来测量频率源的瞬态稳定度．多个不同分辨率的重合检测线路的状态可以转换成为相位起伏的幅度信息．测量的分辨率取决于重合检测电路的不稳定性．实验中采用的标准信号是超高稳定度晶体振荡器,被测信号分别为高稳定度的晶体振荡器和指标明显差的恒温晶体振荡器,利用相位重合检测技术均能够正确反映出实际稳定度情况．频率源的瞬态稳定度的测量对于频率源实时短期不稳定度以及远端相位噪声的描述具有重要的作用．     

基于双频信号相位重合点的秒信号产生法

利用两个有一定频差的频率信号相位差变化的周期性规律提出了一种秒信号产生方法．两频率信号可以来自同一个源,但有一个特定的频差．利用选通闸门配合重合检测电路完成相位重合点的高精度提取,并通过对两路信号适当移相使得提取到的相位重合点与标准时间同步．实验结果表明,该方法与传统方法产生的秒信号准确度及稳定度相当,但是将它用于授时系统时,可以发挥频率信号易于传递和测量的优点; 用于原子钟比对时,能利用频率源的比相完成时间比对,降低了成本却提高了比对精度．     

基于时-空关系的精密测量技术及光频测量的新途径(摘要)

在光和电磁信号传输的高准确度、稳定度和高速度的基础上,常常可以以它们为中介实现长度-时间转换的精密测量.例如,用无线的方法实现的精密定位和导航就是很好的例子.被测的长度量常常表现为相应信号的传输时间和典型的传播速度,如光速的乘积.但是,近年来由于频标技术的发展和高精度频率源的广泛使用,对于频率信号的比对和测量精度的要求越来越高.测量精度常常接近于或者优于ps以及在现有的测量技术中设备的成本的降低使得我们发展了一种基于时间-空间关系的时间间隔测量技术.这是考虑到短时间间隔在传输延迟上的可测性以及对于测量方法的可控性来实现的.纳秒到皮秒的测量分辨率从时间间隔的角度来看是很短和很精密的,具有测量上的难度.但是,以信号传播的高速度如光速为中介,纳秒和皮秒所对应的信号传输延迟分别是大约30 cm和0.3 cm.这样的长度信号正好是很便于测量和处理的.所以利用信号的传输延迟通道,把短的时间间隔转换成为长度量进行测量和处理是一种有效的测量途径.传输延迟通道既可以被量化分段,又可以作为信号进行模拟方式的比对载体.经过大量的实验,以常用的同轴电缆作为传输延迟通道的时候信号的传输速度比光速要慢,根据导线的不同常常是20 cm/ns左右.通过这种测量技术的发展,探讨了在不同传输媒介中的信号传输速度及其稳定度.     

一种和DDS结合的高分辨率频率计设计

介绍了基于直接数字式频率合成器(DDS)的高分辨率频率计的设计方法,并以简单的电路完成对频率信号的高分辨率测量.在测频方案中,利用DDS跟踪被测频率的值,自动合成合适的频标信号,可实现在宽范围内,对任意频率信号的高分辨率等精度测量.样机实测数据表明,高分辨率频率计的测量分辨率可以达到10-12/s量级.     

基于Root-MUSIC和Adaline神经网络的 间谐波参数估计

为了提高电力系统间谐波分析的精度和分辨率,提出基于求根多重信号分类法（root-MUSIC)和自适应线性神经网络的间谐波参数估计方法.该算法利用求根多重信号分类法估计信号中谐波和间谐波的个数及频率,将谐波和间谐波的频率作为Adaline神经网络的输入进行学习,用得到的权值确定谐波和间谐波的幅值和相位;将频率作为权值在改进的Adaline神经网络中参与学习,估计谐波和间谐波的频率、幅值和相位.Matlab仿真结果表明,该算法频率分辨率高、检测准确、收敛快;当频率估计准确时,基本Adaline神经网络与改进的Adaline神经网络具有相近的检测精度,且前者的实时性更好.     

高精度测频系统设计

高精度频率测量技术在许多领域都占据着十分重要的地位,常用的测频方法精度低,不能满足高精度测量的要求.采用分频段、多周期同步测量和游标内插法相结合的方式,设计了测量范围在0.1Hz～5MHz内的高精度测频系统.重点介绍了游标内插法基本原理,根据其工作原理设计了测量电路.电路仿真和误差分析表明该测频系统有较高的测量精度,且采用游标内插法可使系统的测量精度提高2个数量级.     

纳米测量中的二次混频及频率跟踪技术

给出一种可用于纳米精度测量的二次混频测相技术,着重设计了其中的频率合成器.采用MAX038组成频率跟踪振荡源,理论分析和实验结果表明,信号频率在20MHz以内测相分辨率可达0.1°,且长时间工作稳定,满足超精密测量的要求.     

流量的超声计量方法研究

本文探讨了一种利用超声波测量的新方法。该方法以相位跟踪为基础,对超声波顺逆流传播环路的频率进行测量,利用微机对这两路频率信号进行处理,计算出流量。因而该方法具备了相差法检测灵敏度高和频差法受被测流体声速变化影响小的特点。同时,采用温度修正的方法,使较宽的温度范围保证测量精度。     

基于标准频率相位均匀延迟的相位差测量研究

针对传统的相位差测量方法测量精度低、系统构成复杂的缺点,提出一种基于标准频率相位均匀延迟的相位差测量方法。在被测信号过零点间隔,对标准频率信号和经过均匀延迟的m-1个标准频率信号进行计数、平均滤波等操作,得到被测相位差。分析、计算表明该方法的测量误差是传统法的1/m。应用可编程片上系统(SOPC)设计了测量系统,进行了相位差测量实验。在给定条件下测量误差小于0.5°,精度高于0.14%。当提高标准频率及减少均匀延迟时间时,测量精度进一步提高。该方法比传统方法精度高、系统协同性好。     

宽带非平稳信号的瞬时频率测量方法

针对宽带非平稳信号,提出一种瞬时频率测量方法.利用加限自适应滤波器将信号分解为多个渐进单频信号,根据其解析信号的相位函数求出其瞬时频率;综合所有分量的时频关系实现对宽带非平稳信号瞬时频率的准确测量.仿真实验和误差分析结果表明,该方法克服了Fourier分析、Wavelet变换和Hilbert-Huang算法求解宽带非平稳信号瞬时频率的困难,在整个分析频段都能实现较高的频率测量分辨率,对信噪比在0dB以上的信号具有优于0.2MHz的测量误差.对8μs长度信号,该方法除了有25.816μs初始运算延时外,对连续数据处理具有实时性,能够满足宽带非平稳信号频率的瞬时测量要求.     

Phase noise measurement based on the regularity change of phase difference group

A method for phase noise measurement is put forward based on the regularity change of the phase difference group and the frequency relationship between the signals. The technology takes advantage of the phase difference relationship affected phase fluctuant change between the periodic signals in nature. The ± 1 count error can be eliminated by building the measuring gate using phase coincidence detection to measure phase difference group synchronization between reference and measured frequency. The comparison and processing can be completed between the same or multiple frequency signals. The phase noise measurement can be realized in this condition so that the carrier frequency is inhibited in order to extract the information on the signal phase noise. The high resolution phase measurement can be realized in the frequency range of 1～190MHz.     

一种新型不同频直接鉴相的锁相环

对于输入和输出信号频率接近或者近似成整数倍关系类型的频率变换,利用目前的锁相技术很难解决．基于异频信号间的相位差变换规律,采用相位重合点检测电路、等效鉴相电路、可调偏置型环路滤波器等设计了一种新型的锁相环．实验结果表明,上述锁相环具有低噪声、高稳定度、输出频率便于调整等特点．     

一种旋转轴系径向跳动精度的检测装置

为了检测旋转轴系径向跳动的精度,研制了一种旋转轴系径向跳动精度的检测装置。该装置以与主轴同轴安装的主光栅为基准,通过指示光栅与主光栅同轴安装,对径放置两接收系统接收到两光电信号,利用相位计测出两信号的相位差,把旋转轴系的径向跳动量转换为两光电信号的相位差,经过换算,给出旋转轴系的径向跳动精度。分析了影响检测结果的因素,该装置已成功应用在旋转轴系的精度检测中,装置的测量误差不大于0.2μm。检测结果表明该装置具有结构简单,装调方便,测量精度高等特点。     

油水两相流电导信号的IMF特征提取及流型识别

石油开采过程中油水流型对压力等参数影响很大,准确识别流型可以提高传输效率、降低开采成本.利用INV306型智能信号采集处理系统和电导探针测量系统,采集垂直上升管中三种不同油水两相流流型的电导波动信号.应用经验模态分解(EMD)对电导波动信号进行了IMF特征参数的提取,然后分别提取各模态的能量特征,并将其作为Elman神...     

12电极相干电容层析成像检测系统

在电容层析成像系统中,要求移相器的输出必须与检测信号达到精确同频同相,从而保证相敏解调输出的准确性．而在检测系统中存在大量杂散电容,使检测信号产生相移．为提高检测的准确性,以12电极油水两相流电容层析成像系统为研究对象,在分析电容层析成像系统测量原理的基础上,设计了电容层析成像检测系统,系统采用相干解调的方法避免了杂散电容对相位的影响．并通过实验验证了方法是实用可行的．     

基于等效鉴相频率的新型相位噪声测量系统

提出了一种基于等效鉴相频率的新型相位噪声测量系统。利用频率信号间相位差周期性变化的规律,无需频率归一化便可完成相互间的线性相位比对。通过参差鉴相器获取相位差信息,经低通滤波及相关信号处理后得到参考源的压控信号,进而实现相位锁定并在锁定后提取被测信号的相位噪声信息送入频谱分析仪,从而实现了相位噪声的高精度测量。该系统可以用一个参考源完成任意频率信号的相位噪声测量,而且参考源的相位噪声低、频率稳定度高、压控范围宽。实验结果和分析表明了该系统设计的合理性和先进性,与传统相噪测量系统相比,具有测量精度高、电路结构简单和成本低的优点,具有广泛的应用和推广价值。     

基于FFT超声波传输时间测量的误差分析

为精确测量高斯白噪声背景下超声波的传输时间,不仅要考虑传统相位差测量中的高斯噪声误差,还要考虑A／D量化误差所带来的影响。应用误差理论,推导了正弦信号A／D量化误差,并得到了总误差均方根公式,进而得出传输时间误差的计算公式。为了避免电路和传感器的干扰,采用传输距离不同的同源双路正弦发送信号。理论和仿真结果均表明：在超声波信号频率为40kHz、信噪比为25dB、采样点数为2048、A／D位数为11位、采样率为200kHz的情况下,传输时间的测量误差小于10DS;在超声波信号频率未知时,而其他条件相同的情况下,FFT相位差频率校正法也能很好地估计超声波传输时间。该方案的实现为实际工程应用提供了依据。     

基于nRF24L01模块无线传输的人体脉搏红外探测系统设计

针对人体脉搏信号的特点和远程监控的需要,设计一款基于nRF24L01模块的WIFI方式实时传输脉搏信号的红外探测系统。首先利用ST188红外传感器在PPG（Photo-Plethysmography）技术的基础上采集脉搏信号,然后对其进行放大、整形、滤波,接着通过主控芯片进行信号处理,最后经WIFI方式与终端设备进行实时传输。实验结果表明:脉搏数测量误差小于每分钟3次,当脉搏数超过手动设定的上、下限时具有自动报警功能,同时可以实现远程实时显示。为远程医疗诊断数字化和智能化以及日常健康监测提供有效的手段。