基于调节振荡频率的脉冲占空比测量

脉冲占空比是反映脉冲信号的一个基本参数,在电子测量中占有重要地位。本文设计了一种利用可调频率振荡电路校准,基于电子计数的脉冲信号占空比的测量电路。该电路采用基本数字电路组合,以数字显示形式直接给出脉冲信号的占空比。通过Multisim仿真验证测量电路能够按照预先设计的方案对脉冲信号占空进行有效的测量,调节简便,测量结果可靠,对50Hz～10kHz范围内的脉冲信号测量的误差一般不超过2%,能较好地满足测量要求。     

高准确度交流电压标准源电路设计与实现

为满足交流电压参数校准验证的需求，本文设计了一种高准确度交流电压标准源电路。基于高准确度、高稳定性要求整体电路采用闭环反馈结构，使用AD9850芯片生成交流信号，通过直流参考电压对正弦波进行调幅，微控制器使用AVR芯片。同时信号模拟电路与数字控制电路实现电气隔离，通过硬件选型、软件补偿等措施提高准确度。设计输出量程范围1～10 V,输出频带40 Hz～100 kHz。交流电压标准源在典型频率点上多次测试，结果表明在频带40 Hz～50 kHz中输出满量程电压的允许误差小于0.006%;在100 kHz处满量程电压的允许误差保持在0.025%以内，电路具有准确度高、稳定性好等性能优点。     

一种高精度脉宽调制信号移相电路设计

设计了一种基于1.5μm BiCMOS工艺下的脉宽调制信号移相电路。该电路可应用于发光二极管驱动芯片中,对调光脉宽调制信号进行移相。电路设计有三种模式以应用在不同的场合,可进行零度、180°和任意度的移相。测试结果表明:在100 Hz到20 kHz脉宽调制信号下,电路的三种模式都能保证信号的精度与移相的稳定。     

基于DDS技术的信号源设计

采用直接数字频率合成技术(DDS)设计了一种电力载波测试信号源。该信号源采用CY7C68013单片机控制AD9850 DDS芯片产生频率可调的电力载波测试信号,其频率范围为80～500kHz宽、频率分辨率为0.1Hz,且频率转换时间短、使用方便。     

一种高可靠性电涡流位移传感器的设计

设计了一个基于硬件冗余的高可靠单自由度涡流位移传感器.该传感器具有一对传感头,当2个传感头都正常时传感器采用差动方式工作,当某个传感头出现故障时传感器能自动检测故障并禁用故障传感器,切换到单传感头工作模式.设计了高可靠传感器处理电路,测试了传感器处理电路的动态特性,测试了传感器在2种工作模式下的静态特性和动态特性,并测试了传感器的信号切换功能.试验结果表明：当检测范围小于1 mm时,传感器在2种工作模式下的线性度误差均小于1.3％,传感器的-3 dB增益带宽可达20 kHz,在0～2 kHz的频率范围内相位滞后小于16.2°;传感器可以在转子高速旋转时实现传感头故障的检测和信号切换,不影响转子的正常工作.     

基于MAX268的自动跟踪滤波器的研究及应用

为了自动跟踪信号频率变化除去噪声,本文研究了一种能自动跟踪信号频率变化的窄带通滤波器,滤波器由方波发生电路和开关电容滤波器MAX268BCNG相结合来实现,其中心频率可在1Hz和15Hz之间自动跟踪。通过调整部分电路参数,中心频率最高可达150kHz。文中给出了线路及试验结果,可用于对信号的自动处理。     

红外探测器低频噪声长时间监测系统设计

针对锰钴镍氧化物薄膜型红外探测器的结构特点,提出了一种红外探测器低频噪声长时间监测系统设计方案,并进行了测试验证。监测系统采用低噪声偏置电源激发红外探测器的低频噪声,然后将该低频噪声信号通过设计的高性能前置放大器放大,利用基于PC的硬件平台采集放大后的噪声信号,最后通过编写的算法提取噪声信号的各种参量。实际测试结果表明,该监测系统能在10 k Hz的采样率下连续30 d不间断采集探测器的低频噪声,并实时计算噪声信号的峰峰值、均方值、功率谱密度等参数,频率分辨率可达到0.05 Hz。     

10kHz交流等离子体天线辐射特性和电磁兼容性分析

表面波等离子体天线因存在很强的电磁干扰而导致电磁兼容性较差,必须采用相应的技术手段或利用新型电源作为天线激励源以满足天线的电磁兼容性要求。为此,采用5～20kHz高压交流电源作为激励源构建了10kHz交流等离子体天线,并分析了其辐射特性和电磁兼容性。研究结果表明,在较宽的频带范围内,该10kHz交流等离子体天线的电压驻波比(VSWR)<2;同50Hz交流等离子体天线相比,该天线的噪声明显减小,且天线的增益在150～350MHz频带范围内有所提高;使用该天线接收无线广播时收音机可以接收到广播电台信号,而表面波等离子体天线则会因过强的干扰而导致收音机不能正常工作。该10kHz交流等离子体天线不仅在带宽特性上有所改观,而且同表面波等离子体天线相比具有较低的电磁干扰。     

基于PC声卡的超低频函数信号发生器的设计

利用Mathematica软件,通过计算机声卡外接简洁合理的电路,将计算机强大的运算功能与直接数字式频率合成（DDS）技术的基本思想相结合,设计了一种超低频函数信号发生器。信号的频率、幅值和相位都可以通过键盘实现数控无级步进,频率稳定度与晶振在同一数量级,能写出数学表达式或给出数列值的信号都可以产生,是真正的函数信号发生器,无需切换波段,最大频率范围0．005Hz～10kHz,最大输出信号20Vpp,并能实现功率输出。     

瞬变 / 谐变一体化的大地电磁收发线圈设计

采用瞬变电磁法和谐变电磁法仪器观测地下空间数据并进行融合处理,能够提高探测成像能力,然而现有的瞬变电磁法和谐变电磁法仪器独立成套,必须配置多套仪器分次采集。设计了一种可满足瞬变/谐变两种模式使用的小型、大带宽、高灵敏度大地电磁收发线圈,为便携、浅层高分辨的瞬变/谐变一体化电磁探测系统开发奠定基础。首先,建立了空心线圈传感器等效电路模型,分析了线圈传感器的灵敏度和噪声特性,制作的传感器经过测试表明,在1 125 Hz处,灵敏度为23.12 mV/nT,等效磁噪声9.27 pT/√Hz,传感器带宽1 Hz～100 kHz;然后,通过公式和有限元软件对传感线圈偏心放置时收发耦合进行了计算,确定了收发线圈组合的最佳耦合位置,计算和仿真结果与实际位置分别相差0.21%和0.17%,有效对消了发射磁场(一次场)。构建了时间域和频率域电磁法探测系统,测试表明,设计的瞬变/谐变一体化收发线圈能够满足时间域和频率域电磁法两种探测模式使用。     

基于FPGA的调制信号发生器设计

本文重点论述了一种应用DDS技术来实现调制信号发生器的设计方案。该方案选用Altera公司生产的ACEX系列FPGA——EP1K50芯片实现,能够输出正弦、方波、锯齿波、三角波、白噪声、扫频正弦、双正弦;频率范围:正弦0.5Hz~1MHz;方波、锯齿波、三角波0.5Hz~100kHz;频率分辨率可达到0.0058Hz。本文介绍了该方案各功能模块的设计实现,设计了该方案的软件和硬件,最终的测量结果表明实现了该方案的主要功能。     

高压直流换流站换流阀电磁干扰的测量

针对目前缺乏国内换流站阀厅电磁骚扰特性的研究,高压换流站阀厅电磁屏蔽效能的设计缺乏依据的问题,采用环状天线、双锥天线、对数周期天线和ESCI无线电干扰接收机,在国内4个典型换流站实测了换流阀的电磁干扰。测量结果表明:在阀厅内距墙壁1m处150kHz～1GHz频段的电磁干扰水平最大值范围为102～105dB(基准1μV/m,下同);在9～150kHz的低频段换流阀厅内距墙壁1m处的电磁干扰最大值为140dB。测量分析指出,换流阀所发出的电磁干扰水平随频率的增高衰减很快,最主要的高幅值场强出现在低频段特别是<1MHz,频率>10MHz的电磁干扰水平基本<60dB,而且在频率>10MHz以后的干扰水平与换流阀停运后的背景噪声水平基本一致。换流阀所发出的电磁干扰水平与换流阀输送功率没有明显的相关性。     

一种新型的声发射检测系统

一种用于状态监测和故障诊断的新型声发射传感器已经研制成功。它基于全光纤法布里－珀罗干涉仪原理。其分辨率高达埃级，频率范围为１００ｋＨｚ到１．４ＭＨｚ。由于信号光束和参考光束在一根光纤中通过，所以消除了温度变化，微弯效应以及电磁干扰等环境影响，并具有很高的测量稳定性。     

时频结合的失真度测量方法研究

失真度测量常采用基于快速傅里叶变换（FFT）的频域方法和基于曲线拟合的时域方法。FFT法需对被测信号进行整周期同步采样以避免栅栏效应和频谱泄漏,曲线拟合法计算量较大且拟合效果不易保证。为克服FFT法与曲线拟合法的上述不足,利用离散时间傅里叶变换（DTFT）提取被测信号基波分量并将其从时域波形中剔除,从而实现全谐波失真（THD）的计算。该方法无需进行曲线拟合或FFT,简化了计算流程。在12 bit采样精度下对该方法进行了数值模拟与实验测试,对低失真正弦信号进行数值模拟得到的失真度绝对误差低于0.05%,而对20 Hz~20 kHz方波和三角波实测所得失真度绝对误差小于1%,表明此方法能够便捷、可靠地实现失真度的测量。     

分布式脉冲磁场测量系统研究

脉冲磁场测量是电磁防护领域的重要研究内容之一,是电磁脉冲研究的基础.基于巨磁电阻(GMR)片研制的三维脉冲磁场测量探头,具有结构简单、体积小、测量范围宽,响应频率高等优点.通过实验标定,探头可以较好地测量三维脉冲磁场,磁场强度的测量范围为-40～+40 Gs,测量频率范围0～1 GHz.将探头测量的磁场信号转换为电压信号后,由TMS320F28335 DSP采集并存储在SD卡后,通过CAN总线组网,构建分布式脉冲磁场测量系统.结果证明,该系统具有组态灵活、测点容量大、抗干扰能力强、并能够实现三维脉冲磁场测量等特点.     

基于Marx电路的全固态纳秒脉冲等离子体射流装置的研制

研制一套具有快边沿纳秒脉冲等离子体射流装置。该装置由基于Marx电路的并带有尾切开关的全固态纳秒脉冲发生器和具有针环电极结构的等离子体射流装置组成。其中,纳秒脉冲源主要由直流电源、控制电路和主电路组成,主电路为10级模块化设计的Marx电路,使用MOSFET作为主开关和尾切开关;控制电路产生同步触发脉冲信号,通过光纤进行隔离后同步驱动MOSFET工作。输出纳秒脉冲电压参数为:幅值0~8k V可调,脉宽100~1 000ns,重复频率1Hz~1k Hz,上升沿30ns左右,下降沿50ns以内。等离子体射流装置使用氩气作为工作气体,其结构为针-环电极结构。搭建等离子体射流实验平台,并能够产生稳定的等离子体,为进一步探索大气压等离子射流的应用奠定了基础。     

基于宽频传感技术的高压电机能效计量检测平台建设及关键技术研究

为满足对高压三相异步电动机能源效率的准确计量,使其满足高压高效电机的能效计量检测要求,研究分析了高压电机能效计量检测的关键技术难点和解决方案,并基于损耗分析法建设了高压电机能效计量试验平台。文章系统阐述了基于宽频功率测量系统的能效计量检测平台组成,克服了传统方式中宽频信号采集难、稳定性差、准确度不高等问题,采用了宽频测试和数字光纤传输,有效提升了各频带信号采集、分析处理、传输以及抗电磁干扰能力,极大降低损耗。平台通过变频数字电源和光纤传输、全自动化操作和人机互动界面,实现频率覆盖1Hz-1kHz,额定功率为2MW以下高压电机能效计量检测,以两表法进行了测试系统量值溯源分析并进行平台验证试验,结果表明平台的测量不确定度和技术参数满足国家能效计量检测要求,具有较好的先进性和开放性。     

双路多波形可调信号发生器的原理与实现

介绍了一种基于直接数字频率合成（DDS）技术的双路多波形可调信号发生器的设计工作原理与设计方法。利用STC12C5A60S2单片机与2片DDS芯片AD9833进行数字控制相结合,通过矩阵按键实现了双路正弦波、三角波和方波等3种信号和相位差的输出。系统实现了2路输出信号的频率可在1 Hz~2 MHz内连续进行设置,频率分辨力小于1 Hz,相位差在0°~359°内可调,相位误差小于0.1°。采用示波器测试可以看出,输出的波形较为稳定,相位差输出准确,整套系统具有结构简单和操作方便的特点。     

低谐波失真的CMOS正弦波振荡器设计

本文设计了一种具有低谐波失真输出的CMOS正弦波振荡器.该振荡器以RC有源微分电路作为选频回路.在实际电路设计中应计及运算放大器的频率特性,由此可得RC有源微分电路为二阶高Q电路.该电路具有良好的选频特性,大幅降低了振荡器输出的谐波失真,并配合移相和可变增益电路以满足振荡器起振条件.使用本文设计的CMOS运算放大器,该振荡器可起振的带宽可达200 Hz~2 MHz,其谐波失真小于通带噪声.以输出正弦波频率为100 kHz为例,给出了Hspice仿真结果.