微波、毫米波相位噪声测试系统的研制

提出了首先对微波、毫米波信号进行下变频,再利用锁相环提取被测试信号相位噪声的相位噪声提取方法,采用现代谱分析技术对提取出的相位噪声信号在频率中进行分析,并利用"反卷积"技术实现测试系统的误差校正,研制实现了微波、毫米波相位噪声测试系统.实验测试结果表明该系统具有测试灵敏度高和被测信号频率范围广的优点,证明了它具有较大的应用价值.     

双频涡流检测中微弱信号的二维信息提取

为了实现双频涡流无损检测中的有用信号提取,将正交矢量型锁相放大器应用于无损涡流检测.依据涡流检测的阻抗分析原理,利用移相技术和相关检测的算法实现了在双频涡流检测中对微弱信号的幅值、相位二维信息的提取和不同频率信号的分离.这种方法有效的抑制了噪声,实现了双频涡流检测的阻抗正交分解,实验表明.该方法稳定性和精度较好,对其他涡流检测也有借鉴作用.     

数字相位计法功率因数表校验装置

本文作者按照功率因数表检定规程的技术要求,研制了以6500A 精密数字相位计为主标准器的数字相位计法工频功率因数表校验装置。该装置可校验0.5级工频功率因数表,同时还能起到定标的作用。     

扫频调幅式真空镀膜电源设计与实现北大核心CSCD

准确控制真空镀膜电源的输出功率,确保镀膜厚度一致是镀膜工艺的关键。本文针对现有中频感应加热电源采用移相控制存在的诸多问题,如调整开关频率会引起负载阻抗和相位的强烈变化,造成功率控制不准确、功率因数低、装置繁琐、单体设备无法级联等缺陷。提出了采用扫频调幅控制策略实现,并完成了实际产品的研制。结果表明,采用扫频调幅控制策略实现的真空镀膜电源具有效率高、功率精准控制、加热均匀等优点。     

扫频调幅式真空镀膜电源设计与实现

准确控制真空镀膜电源的输出功率,确保镀膜厚度一致是镀膜工艺的关键。本文针对现有中频感应加热电源采用移相控制存在的诸多问题,如调整开关频率会引起负载阻抗和相位的强烈变化,造成功率控制不准确、功率因数低、装置繁琐、单体设备无法级联等缺陷。提出了采用扫频调幅控制策略实现,并完成了实际产品的研制。结果表明,采用扫频调幅控制策略实现的真空镀膜电源具有效率高、功率精准控制、加热均匀等优点。     

干涉型光纤传感器光正交外差解调技术研究

针对干涉型光纤传感器信号传感的原理特点,本文提出了一种光正交外差解调技术.该方法使用可调光纤延时线进行传感光信号延迟的精确调整以实现正交外差解调,从而减少了光电探测器的低频噪声影响.与常规的外差解调技术相比,提出的解调结构方案消除了电子移相元件所带来的额外电子噪声与环境温度变换引起的相位漂移.通过压电陶瓷环谐振特性测量实验,表明了提出的基于光正交外差的干涉型光纤传感器解调技术可以有效地进行干涉振动信号的解调,实验取得的最小可探测相移量可达到9.2× 10-5 rad.     

一种带移相功能的锁相放大电路设计及仿真

介绍了一种带移相功能的锁相放大电路的设计及仿真,可应用于从噪声中提取微弱信号的领域。锁相放大技术与窄带滤波相似,包括相敏检波和低通滤波,该电路基于相敏检波芯片AD630,并设计0°~360°移相电路,可调节相位保证输入信号与参考信号相位一致,得到输出最大值,经过仿真试验验证,该锁相放大电路可从1000倍的噪声中提取有效信号。     

一种新型单频激光干涉系统的研究

这种单频激光干涉系统采用共光路设计布局,通过偏振分束器以及1/4波长片等光学器件对干涉条纹进行空间移相,提取相位依次相差90°的三路干涉输出信号,进行比较放大,解决了常规单频激光干涉仪中的光强“零漂”问题。利用共模抑制技术,提高了干涉系统的测量稳定性和重复性。采用光程差放大技术,提高了干涉系统的分辨力。     

倍频技术在移相中的应用

介绍了整形后的方波信号,经过倍频技术处理以后,形成一系列方波信号,由这些方波信号映射出相位关系,通过单片机技术进行了脉冲的捕获与输出,最终达到了移相的目的,详细地介绍了倍频与移相设计的全过程。     

基于移相干涉技术的高精度活塞内径测量方法研究及测量系统研制

介绍了一种应用移相干涉法测量精密活塞内径的方法,并研制了高精度活塞内径测量仪.利用一等量块与平面平晶研合形成的标准具作为标准,采用白光干涉定位、激光干涉测长与移相干涉技术结合的位移测量技术方案实现了活塞内径的高精度非接触自动测量.实验结果表明,该仪器在(10～100)mm测量范围内,测量分辨率为1nm,测量结果的标准偏差不大于50nm.     

基于白光相移干涉术的微结构几何尺寸表征

将Carré等步长相移法与白光垂直扫描相结合形成了一种白光等步长相移算法,该方法快速、准确、非接触,垂直分辨力可达亚纳米级.测量系统集成了Mirau显微干涉物镜,并通过高精度压电陶瓷纳米定位器带动物镜进行垂直扫描.分析了Carré法应用于白光干涉信号的相位提取的精度,对不同扫描步距以及不同信噪比情况下的测量进行了计算机仿真,确定了测量参数.结合重心法将相位计算的数据范围直接定位于干涉信号的零级条纹,从而省去了相位解包裹过程.通过对微谐振器和标准台阶的测量说明了该方法的有效性,并使用白光相移干涉、白光垂直扫描和单色光相移干涉对44 nm标准台阶进行了测量,并对测量结果进行了比较.     

时间相移显微干涉术用于微机电系统的尺寸表征

提出了将时间相移显微干涉测量方法用于微结构和器件的几何特性检测上．该方法速度快、无损、非接触、易在晶片级进行,具有亚微米级的水平分辨力,垂直分辨力在纳米量级．测量系统采用Mirau显微干涉物镜,利用高性能压电陶瓷物镜纳米定位器实现垂直方向的相移,并通过健壮的5帧Hariharan算法获取表面的相位信息．通过测量美国国家标准研究院（NIST）认证的标准台阶对系统进行了精度标定,并通过测量微谐振器和压力传感器微薄膜的几何尺寸说明了该方法作为测量和过程表征工具的功能．     

电化学噪声技术检测核电环境材料的腐蚀损伤

探讨和解决了电化学噪声技术在核电环境材料腐蚀损伤检测应用的关键问题,建立了基于零阻电流(ZRA)检测的SCC电化学噪声测试体系.采用小面积的Pt或表面热喷涂陶瓷涂层的工作电极材料作为对电极,研制适用于核电现场检测的多种电化学传感器.运用Compact RIO模块化仪器和设计制作的基于ZRA电路的电化学噪声测试模块,实现电位-电流噪声的同步测量和采集.成功研制出便携式核电材料损伤检测系统.应用研制的测试系统和电化学传感器研究了高温高压和动态水环境304不锈钢的电化学噪声谱特征.并初步实现了在役核电站辅助车间不锈钢管道表面直接腐蚀检测和钢厂动力锅炉连续排污管的现场腐蚀检侧,取得了比较满意的结果.     

基于ACPT技术的纳米振动测量激光干涉仪

为实现高精度、高稳定的微小振动测量,设计了一种改进型迈克尔逊干涉仪,对其所采用的光学结构和解调算法进行了分析.信号解调方案基于载波调制和交流相位跟踪（ACPT）技术,相对应的光路采用双压电陶瓷（PZT）和准平面猫眼动镜以构成参考臂和测量臂,设计以改善信噪比、抑制低频干扰、增强系统稳定性、提高测量分辨力为目标.建立了纳米振动发生装置,搭建了振动信号测量系统,研究了激光干涉仪对振动信号的输出特性.实验结果表明,测量动态范围达到120 dB,信噪比高于40 dB,系统分辨力达到0.25 nm.该干涉仪可有效抑制诸如温度、湿度、压强、低频振动等带来的相位噪声的干扰,满足高精度、稳定、可靠的要求.     

基于15F2K60S2的农用无人机电源监控仪表设计

为解决农用无人机电源监控系统稳定性差、成本高、通信效果不好和功能单一等问题，设计了一种以嵌入式微处理器为核心的农用无人机电源监控仪表。该仪表以15F2K60S2嵌入式微处理器为平台，集成CS5460数据采集模块和ADM2483通信模块，在单片机C语言和汇编语言指令的基础上，结合仪表总体结构，设计开发了农用无人机电源监控仪表的硬件电路和软件程序。采用多功能校准仪、信号发生器和示波器等测试工具对所设计的电源监控仪表进行稳定性和可靠性实验，并分析了可能引起测量误差的原因。结果表明：该仪表具有良好的稳定性和可靠性，在0~500 V的输入电压范围内，其测量精度达到了工业标准2.0级要求，完全能满足农用无人机电源监控系统的需求。研究结果能为农用无人机电源监控系统后续更深入的研究提供一定的理论参考，给相关企业开发农用无人机电源监控系统提供有效指导。     

瞬时日差测量仪校准装置的研制

本文介绍了一款基于DDS芯片级联技术和能量转换原理,研制的瞬时日差测量仪校准装置。该校准装置在不使用FPGA、CPLD和复杂算法的前提下,可以产生分辨力为0.001s/d的日差信号。该装置技术指标完全满足JJG 488-2018《瞬时日差测量仪》国家检定规程的要求,因此适用于时频领域的计量人员对瞬时日差测量仪进行校准,也可作为高分辨力的频率合成器使用,校准频率计等具有频率测量功能的通用计量器具。     

共路激光干涉测量系统的研究

激光干涉测量系统在精密测量领域占有重要地位,它对温度变化、大气变化、激光波长变化、机械安装误差和外界振动等比较敏感,影响系统的测量精度和稳定性。针对此情况,该文提出一种新型的激光干涉光路,两光臂呈完全共路结构,使干涉条纹信号具有极强的抗干扰能力;对光路进行抗干扰分析和理论推导;构建位移测量系统,进行系统测试实验和误差分析。实验表明,本系统测量分辨力0.72nm,合成标准不确定度5．2nm（k=2）,运行速度0．56mm／s,量程0．01mm。     

On chip droplet characterization: a practical, high-sensitivity measurement of droplet impedance in digital microfluidics

We demonstrate a new approach to impedance measurement on digital microfluidics chips for the purpose of simple, sensitive, and accurate volume and liquid composition measurement. Adding only a single series resistor to existing AC droplet actuation circuits, the platform is simple to implement and has negligible effect on actuation voltage. To accurately measure the complex voltage across the resistor (and hence current through the device and droplet), the designed system is based on software-implemented lock-in amplification detection of the voltage drop across the resistor which filters out noise, enabling high-resolution and low-limit signal recovery. We observe picoliter sensitivity with linear correlation of voltage to volume extending to the microliter volumes that can be handled by digital microfluidic devices. Due to the minimal hardware, the system is robust and measurements are highly repeatable. The detection technique provides both phase and magnitude information of the real-time current flowing through the droplet for a full impedance measurement. The sensitivity and resolution of this platform enables it to distinguish between various liquids which, as demonstrated in this paper, could potentially be extended to quantify solute concentrations, liquid mixtures, and presence of analytes.     

磁浮列车磁场测量系统中运动控制平台的设计

磁浮列车气隙磁场的测量可以为列车电磁系统的设计和控制提供重要依据．本文对气隙测量系统中磁传感器运动控制平台的设计进行了详细介绍,阐述了运动控制平台的工作原理和光栅尺信号的处理方法．采用双计数器鉴相法消除了光栅尺抖动的影响,提高了传感器的定位精度．同时采用电流矢量恒幅旋转的细分方法实现了步进电机恒转矩均匀细分控制,提高了步进电机的分辨率和运行稳定性．所设计的运动控制平台的定位精度可以达到1μm．     

无人值守智能化洛氏硬度测试平台

在精密计量和智能计量的概念和技术基础上,结合高精度力值加载技术、压痕测量技术、自动控制技术和机器人应用技术等,设计并研制了无人值守的智能化洛氏硬度测试平台.平台包括PLC总控系统、自动运输系统、自动进样系统、自动打压测量系统和自动打标系统等.测试结果表明:无人值守的智能化洛氏硬度测试平台测量准确度良好,在提高测量效率方...