生物电阻抗测量系统功能抽象与设计

为了实现生物电阻抗测量系统功能抽象设计的通用性、互用性和可移植性,运用抽象化的思想,将生物阻抗测量系统抽象为信号源模块、激励选通模块、测量选通模块和解调模块.在信号源模块、激励选通模块和测量选通模块中,采用单片机为主控单元,通过设计通用的接口电路和通信协议,实现了数据交换的一致性;在解调模块中,设计了一种能对混频信号解调的乘法解调电路.最后利用抽象化的功能模块构建了双频混频激励下的生物电阻抗测量系统.     

一种高精度生物电阻抗测量系统的设计

设计了一种生物电阻抗测量系统，用于无创测量颅内血肿、水肿引起的电阻抗变化。该系统采用直接数字频率合成技术（DDS）设计高精度、频率可调的正弦激励电流源，采用正交序列数字解调法提取电阻抗的信息，并对解调结果进行软件补偿。所实现的电阻抗测量系统可工作于5～300kHz，在全频率范围内，系统具有80dB以上的共模抑制比（CMRR），对100Ω电阻的相对测量精度达到-90dB。采用颅内注射50μl自体血的方法，建立大鼠颅内出血动物模型，初步的动物实验表明，该系统可以检测到相应的电阻抗变化。     

混频对全视场外差动态干涉仪测量精度的影响

全视场外差动态干涉仪在面形测量方面具有测量精度高、抗干扰能力强等优点,适合用于长焦距面形的动态干涉测量以及大口径光学元件的测量。但是干涉仪系统内部光学元件性能不理想以及元件装配存在误差等,会在干涉光路中引入频率混叠,影响干涉仪的测量精度。为了分析混频对全视场外差动态干涉仪测量精度的影响,从混频产生的原因出发,建立了由混频引入的测量误差的理论模型,分析了混频程度对测量精度的影响,分析结果表明,测量误差与混频程度呈非线性正相关,混频会造成测量面形结果上叠加一个和干涉条纹相同频率的周期性误差。搭建了全视场外差动态干涉测量实验系统,验证了不同混频程度对面形测量精度的影响,当混频程度为0.029时,面形测量误差为0.053λ;当混频程度为0.120时,面形测量误差为0.110λ,与仿真分析结果吻合。本文的研究对研制高精度全视场外差动态干涉仪具有实际意义。     

基于线性扫频源的X波段快速幅相测量系统

研制了一种X波段微波网络快速扫频幅相测量系统.系统采用基于小数分频锁相环的线性扫频微波源作为激励,不存在常规矢量网络分析仪的跳频稳频过程.针对线性扫频源激励的特点,系统采用希尔伯特变换(Hilbert transform)或正交解调方法从中频信号中得到幅度和相位.使用研制系统和商用矢量网络分析仪测量了同一X波段的可调谐移相器的频率响应特性.尽管研制系统由于接收机通道不足不能进行完备矢量校准,但通过合理配置隔离器后相位测量结果与商用矢量网络分析仪十分吻合,这表明研制的测量系统不仅测量速度快,而且可能达到较好的测量精度.     

用简并四波混频法实现铷、铯、钾的同位素痕量测量

考虑用质谱法进行同位素分析存在分辨率有限、检出限高、样品预处理过程复杂等缺陷,提出了采用简并四波混频(DFWM)光谱技术来测量和分析同位素.选择氯化物中的Rb、Cs和K的同位素作为测试样品,用石墨炉原子化器将化合物原子化为原子蒸汽.通过对Rb、Cs和K的同位素进行分析发现:DFWM光谱技术的分辨率很高,能够清楚地分辨3种元素的同位素以及超精细能级跃迁;对RbCI样品中的Rb同位素的丰度比值进行了测量,得到的丰度比值为(2.649±0.002),精度优于传统质谱法的测量结果.此外,DFWM光谱技术测量Rb,Cs和K同位素的检出限分别为5.4 fg/mL,0.63 pg/mL和0.09 fg/mL.实验结果表明,相对于质谱法,DFWM光谱技术的测量精度更高,检出限更低,在同位素分析中具有明显的优势.     

基于均匀设计的磁混频硬度检测激励参数优化

在对铁磁材料进行磁混频检测时,高低频励磁场的激励参数直接关系到磁混频效应的强弱及检测灵敏度。针对铁磁材料硬度磁混频检测问题,利用均匀设计方法研究了励磁场参数对磁混频效应的影响。基于模糊理论,建立了包含变异系数和相关系数两个特征指标的混频效应模糊评价模型。在此基础上,通过回归分析,获得磁混频激励参数对混频效应的影响规律,并优化出获得较强磁混频效应的激励参数组合。优化结果表明,混频激励参数选择对磁混频效应有很大的影响,利用优化得到激励参数可以获得更强的混频效应,大大提高了混频检测的灵敏度。研究工作有力地推动了磁混频检测技术在无损检测领域的应用。     

空间调制外差干涉型偏振光谱测量系统

鉴于偏振光谱仪系统追求的目标是高偏振光谱分辨率、全Stokes谱静态测量、兼顾小体积轻质量,结合偏振光谱强度调制技术与空间外差干涉技术,提出空间调制外差干涉型偏振光谱仪系统。介绍了空间调制外差干涉型偏振光谱仪系统的结构原理,并对系统干涉图数据采集和全Stokes矢量解调复原进行了理论分析,给出了完整数学推导。结合空间外差光谱仪参数,匹配设计了调制器模块,给出一套完整的设计实例。在实验室搭台建立空间调制外差干涉型偏振光谱仪原理实验装置,通过对已知偏振态线偏振光的测量实验以及实验数据解析,验证系统原理及测量数据处理流程的正确性。结果表明：几种已知偏振态的线偏振光,由实验装置测量数据解析得到的Stokes矢量谱与理论分析结果基本一致,误差小于3%,验证了空间调制外差干涉型偏振光谱获取技术的可行性。     

巨应力阻抗效应测量系统的设计研究

根据巨应力阻抗效应的检测原理以及巨应力阻抗材料应变因子的定义,对其检测系统的结构和工作原理进行了设计研究.重点设计了张力加载装置,并提出了消除测量样品安装误差的解决方案.     

天空偏振光测量系统的设计

根据一束光的偏振特性可以由斯托克斯矢量来表征的原理,设计搭建了一种天空偏振光测量系统。该系统由计算机、赤道仪、光纤光谱仪和配备了可旋转偏振片的改进式天文望远镜组成,在400~900 nm的光谱分辨率为1.4 nm。赤道仪经过标定后可以实现0~180°方位角以及0~90°高度角的调整,角度分辨率为2.5°。系统的光学全视场为4.5°,使用该系统可以测量全天空的光强辐射度、偏振度以及偏振方位角。由标定结果可知,系统光强测量的重复率在450~500 nm为99%,在500~900 nm为(95±3)%;在400~750 nm偏振度测量误差＜2%,在475 nm处达到1.2%。偏振方位角的测量误差＜2°。     

基于数字同步解调原理的相位差测量新方法

详细分析了数字同步解调原理,并在此基础上提出了一种新的同步解调原理结合模拟混频的快速测相方法,介绍了该方法在相位法激光测距中的具体实现过程.并在MATLAB/Simulink环境下建立了该方法的仿真模型,给出了仿真结果.由仿真结果可知,最大的测相误差是0.25°,平均测相误差为0.02°,误差标准方差为0.09°.在相位法激光测距系统中使用该方法,在精测主频为150 MHz的情况下,可得到最大的测距误差为0.69 mm,平均测距误差为0.056 mm.该方法适合在高精度、实时测相场合中使用,具有良好的应用前景.     

基于阻抗响应的磁弹性传感器共振频率测量系统

建立了一套基于阻抗响应的磁弹性传感器共振频率测量系统,研究了该系统的共振频率测量原理,等效电路模型和磁弹性传感器共振频率测量电路。首先,介绍通过磁弹性传感器阻抗变化获取其共振频率的原理;根据磁弹性传感器对线圈阻抗的影响建立了磁弹性传感器等效模型电路。然后,设计了一种基于片上系统的阻抗测量电路。最后,验证了该磁弹性传感器共振频率测量系统的可行性和可靠性。实验结果表明:该系统测得的频率分辨率小于0.1 Hz,精度为0.5%。与传统网络分析仪系统相比,测量同一Metglas 2826MB材料所得共振频率仅相差60Hz;测量两个长度不同的Metglas 2826MB材料所得共振频率比为0.74,与理论计算值0.8相近。另外,该系统也可用于磁弹性传感器在不同介质中的共振频率测量。得到的结果显示:设计的测量系统完全可取代昂贵庞大的网络分析仪,具有高度集成,强抗干扰,低成本和便携式测量等优点。     

Frequency measurement technique based on frequency conversion

To measure the signals with high freq u ency(>500 MHz),a sampling frequency down conversion method is introduced.This pa per analyzes the intermodulation signals and figures out the relationship betwee n the intermodulation signal and intermediate frequenc y signal.Based on the frequency conversion technology,an exclusion algorithm i s proposed a nd the actual implementation of the algorithm is given.The application resu lts show that the exclusion algorithm can identify the intermodulation signal exactly and eliminate the bad influence on the frequency measurement.     

频率测量的新方法

文中介绍了频率测量领域最新的技术方法：测频＋测周法、多周期同步测频法、偏移量法和双路寄存器结构测频法。讨论了这些方法的原理、精度和测量时间。从中可以看出频率测量思想方法及技术的发展。     

一种高精度频标比对方法

介绍了相位重合点检测技术和频差倍增原理,提出了基于频差倍增技术的计数方案,实现了虚拟频标比对仪的设计,着重分析了系统的运行原理和实现方法。相位重合点检测是一种高精度测量周期性信号参数的技术,该技术有效克服了±1个数的计数误差,使得仪器的测量精度比普通仪器提高了1000倍以上,可广泛应用于高精度频率测量仪器中。实际证明,基于该方案的频标比对系统精度有了显著提高,且设备构成简单、易于实现,取得了不错的效果。     

一种基于飞秒光频梳频域干涉的绝对测距方法

飞秒光频梳(光梳)在激光测距领域有着重要应用。本文研究基于飞秒光频梳的频域干涉绝对测距技术,提出了一种新的基于傅里叶变换的频域峰值间隔测距方法,分析了测距原理并进行了多组绝对测距实验。实验结果表明通过频域峰值间隔测距可以实现绝对测距,被测距离1.2 mm时测距精度最高,最大误差?12 nm。在光谱的分析处理上,提出一种基于复小波变换的相位斜率测距的方法。结果表明相位斜率测距法可以实现距离信息的提取,在被测距离1.2 mm时测距精度最高,最大误差?16 nm。最后与经典傅里叶分析法进行了比较,比较结果表明频域峰值间隔测距法得到的实验结果精度好于相位斜率测距法和傅里叶分析法。     

螺旋锥齿轮齿面扫描式测量法及其应用研究

螺旋锥齿轮的实际齿面形状是影响其动力学性能的一个非常重要的因素。本文介绍了采用虚拟共轭基准面的螺旋锥齿轮齿面的扫描式测量、数据处理及应用方法，即大齿轮的基准面采用的是由机床设定参数计算出的理论齿面，而小齿轮的基准面采用的是与大齿轮共轭的假想小齿轮齿面。由于采用了二维测头进行齿面测量，有效地避免了测头与齿面间摩擦力的影响，既能保持高精度，又能进行快速测量。同时，该种测量采用连续扫描的方法，信息量大、速度快，适合于大批量生产中的螺旋锥齿轮的齿面质量管理与控制。由于扫描式测量采用了虚拟共轭基准齿面，所以从测量数据本身就可以判断齿面的接触斑点位置与形状，因而可以直观、有效地对齿面质量进行管理与控制。     

THz RCS measurement system

This paper presents the scheme,function and technical specifications of170-325GHz waveband radar cross sec-tion(RCS) measurement system.Some steps are taken to improve the performance of the system,including multilevel ampl-i fication and frequency multiplication,low-order harmonic mixing,using external signal generators and intermediary fre-quency(IF) receiver.Considerable dynamic range and other characteristics are obtained with these approaches.Finally,the concrete implementation and experiment of1mm RCS measurement system are described,and feasibility of the system stud-ied in this paper is verified.