激光多普勒离面位移测量系统的光路结构设计

本文提出了一种应用于激光多普勒离面位移测量系统的新型参考式光路结构,能够较好地完成产生多普勒频移和拾取该信号的功能,采用相位兴栅作为光学混频元件,提高了测量的信噪比并充分利用光能。本文阐述了实现差拍应满足的条件及方法,实验表明,方佻路结构能有效实现被测物的离面位移测量,并,可获得高的测量精度。     

散射体激光多普勒效应光栅测量系统的研究

本文研究利用激光多普勒效应,采用光栅系统拾取信号,对散射体表面进行切向位移测量的新方法。文中分析了光路原理和正弦条件,用理论和实验证明系统拾取信号的相位结构和它具有信噪比高的特点,可有效地用于固体位移的不接触测量。     

激光多普勒离面振动测量的研究

提出了一种新型可辨向激光多普勒离面振动测试仪,计算并分析了激光多普勒技术的双相检测和矩形光栅的衍射光强分布.采用相位光栅作为光学混频器件,消除了信号的相互干扰,提高了测量的信噪比并充分的利用了光能.实验结果表明,该系统能有效地实现可辨向离面振动的测量,测量距离范围广,并可获得较高的精度.     

远距离处固体面内位移测量的研究

为了利用激光多普勒效应实现远距离处固体面内位移测量，研究了激光多普勒差动方法和锁相放大、同态滤波等技术，设计出能获得大的多普勒信号强度的差动光路，高灵敏度、大Q值的锁相放大器和能重构丢失信号的同态滤波器等。实验结果证明将由它们所组成的系统用于50m处固体的面内位移测量，效果令人满意，其相对误差约1％。     

用于微机电系统运动检测的激光差动多普勒技术

提出了能够检测微机电系统器件面内瞬时运动的方法，建立了测量微机电系统谐振器面内运动速度和位移的差动激光多普勒系统。在光路中引入了电荷耦合器件监控系统，可以观察被测器件微小结构的调整和振动情况。使用信号处理电路从光电接收器输出的高频调制信号中分离出多普勒信号，并用时频分析算法从多普勒信号中提取出速度信息，再通过积分获得位移。测量了微机电系统谐振器的面内振动，测量结果的离散度误差为2．512μm。     

利用数字全息干涉术测量电路板的连续弯曲形变

采用离轴菲涅耳数字全息干涉术实现了对电路板表面的连续弯曲形变测量。在电路板两端依次施加0.01mm至15mm位移载荷过程中,记录了1 501幅全息图。通过相邻两幅全息图数值重建的复振幅相位分布相减得到干涉相位差,根据相位差与离面位移的关系计算得到照明测量区域的离面位移,通过累加获得了施加1～15mm位移载荷时电路板表面的弯曲形变测量结果。由5块相同规格电路板上照明测量区域中同一电容中心点的离面位移,计算得到测量结果的A类不确定度不超过0.008mm,加载夹具引起的测量结果的B类不确定度为0.003 5mm,测量结果的合成不确定度不超过0.008 7mm。实验表明这种利用离轴菲涅耳数字全息干涉术测量物体大位移连续弯曲形变的方法具有良好的重复性和稳定性。     

Measurement of continuous bending deformation for circuit boards by digital holographic interferometry

采用离轴菲涅耳数字全息干涉术实现了对电路板表面的连续弯曲形变测量.在电路板两端依次施加0.01 mm至15 mm位移载荷过程中,记录了l 501幅全息图.通过相邻两幅全息图数值重建的复振幅相位分布相减得到干涉相位差,根据相位差与离面位移的关系计算得到照明测量区域的离面位移,通过累加获得了施加1～15 mm位移载荷时电路板表面的弯曲形变测量结果.由5块相同规格电路板上照明测量区域中同一电容中心点的离面位移,计算得到测量结果的A类不确定度不超过0.008 mm,加载夹具引起的测量结果的B类不确定度为0.003 5 mm,测量结果的合成不确定度不超过0.008 7 mm.实验表明这种利用离轴菲涅耳数字全息干涉术测量物体大位移连续弯曲形变的方法具有良好的重复性和稳定性.     

基于时变磁场类多普勒效应的位移测量方法

提出一种基于时变磁场类多普勒效应的位移测量方法。该方法通过在特定平面内布置带电导体,建立特定方向匀速移动的正弦分布时变磁场,利用被测运动使时变磁场内感应线圈的输出信号产生类多普勒频差,再通过测量频差解算出被测运动的位移。根据测量原理建立有限元模型对正弦时变磁场分布和感应信号频差进行模拟仿真。仿真结果表明:正弦分布磁场移动速度均匀,频差所对应的时间差累加与位移呈线性关系,线性度误差小于0.2%。根据仿真模型,采用多层印制电路板工艺设计并制作了位移传感器样机,进行类多普勒频差观察试验和位移测量精度比对试验。试验结果表明:时变磁场中感应线圈运动时产生明显的类多普勒频移,频差与运动速度呈线性关系;基于类多普勒效应的位移传感器可以有效地进行位移测量,在对定尺和动尺的加工和安装偏差、激励源及测量电路的电气偏差进行标定和修正后,传感器在200 mm的测量范围内,测量误差优于1?m。研究为低成本实现精密位移测量提供了一种可行的解决方案和可靠的理论依据。     

光栅横向位移遥测传感器

介绍了一种光栅横向位移遥测传感器,被测位移和光束方向垂直。该系统利用激光光栅的多普勒效应进行测量,采用差路结构。理论计算和实验表明,此系统测量范围大、信号质量好、分辨率和测量精度高,并具有很大的景深范围,可应用于具体生产环境中的位移遥测。     

光栅横向位移遥测传感器

介绍了一种光栅横向位移遥测传感器,被测位移和光束方向垂直。该系统利用激光光栅的多普勒效应进行测量,采用差动光路结构。理论计算和实验表明,此系统测量范围大、信号质量好、分辨率和测量精度高,并具有很大的景深范围,可应用于具体生产环境中的位移遥测。     

二阶循环相关解调法对调频信号的解调研究

为克服传统解调方法对多载波调频信号解调分析时所产生的混频现象,推导了二阶循环相关解调法对调频信号的解调公式,并对多载波调频仿真信号进行了解调分析。提出利用循环谱切片图识别多载波调频信号的调制频率、载波频率和混频信息的规律,并将该方法用于空分机齿轮箱碰磨故障诊断,结果表明,该方法能够有效地识别各载波频率信息和混频信息,提取故障特征频率。     

一种基于瞬时频率的多普勒畸变声信号校正方法

运动声源信号中广泛存在多普勒效应影响,针对其引起的频移、频带扩展问题提出了一种校正方法。信号的频率非平稳性的还原通常使用重采样方法,而建立一组重采样时间序列就是该方法的核心。对于多普勒畸变信号,瞬时频率与原信号频率有着密切的关系。仿真信号和实验信号处理结果显示,多普勒效应带来的频带扩展问题得到了较好的解决,畸变信号得到了有效校正。     

幅值调制信号的双谱分析法

幅值调制现象是一种常见的机械故障现象.传统的分析方法有时域分析法和功率谱分析方法.这两种方法均具有对噪声敏感的缺点.本文在分析幅值调制信号模型和高阶统计量的基础上,提出了一种改进的双谱计算方法.理论及仿真分析结果表明,它对于幅值调制信号的分析,是颇为有效的.     

基于相位特征的多波束测深声呐多回波检测方法研究

现代多波束测深声呐在检测海底地形的同时往往也有检测水中目标的需求,常见的多回波检测方法基于回波幅度设置检测门限,其对波束内幅度相当的回波检测是有效的,但是当多目标反向散射能力强弱导致的回波幅度悬殊时,基于幅度门限方法难以奏效。针对此问题,提出了一种基于瞬时频率方差及谱特征联合加权的方法,在利用回波幅度的基础上进一步利用了相位信息。首先利用回波信号相位特性求得回波信号的瞬时频率方差,其次对信号的谱特征进行分析求取回波信号的等效带宽,最后利用所得的等效带宽数值与瞬时频率方差数值极低甚至近似为0的特性,联合对回波幅度进行加权,凸显被强目标信号淹没的弱目标回波信号,便于强弱目标的同时检测,提高对弱目标的检测能力。计算机仿真结果显示经过联合加权后,强弱目标的相对幅度提升了近30%,并且检测能力得以有效提高。通过外场试验数据处理结果可以发现,经过瞬时频率方差及谱特征加权处理的目标回波检测能力得到明显的改善。     

相位检测在微弱信号测量中的应用

在非接触测量旋转物体内部温度时，所获取的反馈信号相当微弱，有可能会受到瞬间低电平信号的干扰，本文介绍一种利用相位检测，来判断所获取的反馈信号是真是假，从而锁定真信号并正确显示被测对象温度的方法。     

混沌噪声背景下周期小信号频率估计新方法

利用待测小信号的周期性及混沌信号的相关特性,提出一种将倍频法与经验模式分解法相结合的混沌噪声背景下周期小信号频率估计的新方法.首先利用相关法对原始混合信号进行初步去噪处理,再利用倍频法与经验模式分解法对信号进行自适应分解,最后对分解出来的固有模态函数进行交叉功率谱分析,估计出周期小信号频率.该方法适用于强混沌信号与强观测噪声为背景的周期小信号频率估计.仿真实验结果表明,方法简单有效,计算量小.     

小波变换对瞬态信号特征信息的精确提取

研究了瞬态信号小波变换的相位特性和小波特征。采用了小波脊线的分析方法,详细分析了瞬态信号的小波脊线与瞬态信号的瞬时特征和特征信息的对应关系,建立了瞬态信号特征信息的精确识别模型和特征参数的精确提取方法。通过工程应用实例的验证,该方法对瞬态信号(特别是信噪比较低的弱信号)特征信息具有相当高的定位精度(误差不大于1个采样点)和识别精度(不存在累积误差),其算法简单、准确,且有较快的收敛性,可实现实测瞬态信号特征信息的实时分析。     

纸币安全线磁信号波形的提取和分析

介绍和评价了现在市场上纸币鉴别仪器通用的磁信号幅值的分析方法,设计了一个电路对第五套人民币2005版纸币安全线磁信号进行采集和放大处理,分析了安全线磁信号的幅值特征,并采用傅立叶变换对安全线磁信号进行特征频率的分析,在此基础上得出各面值纸币安全线的不同特征,开发出了一种鉴别纸币安全线种类的新方法。     

超声检测信号时频邻域自适应消噪技术

分析超声检测回波信号中噪声的组成和特性.考虑缺陷信号和噪声分量的分布差异,提出一种基于小波包变换时频邻域统计特征的自适应消噪方法.该方法根据噪声水平和邻域数据的方差,自动调节邻域数据对中心点值的平滑处理强度,从而达到自适应消噪目的.由于不存在参考信号和参数选择的问题,该方法稳健性好.仿真和实测信号的试验结果表明:该方法能有效提高信号的信噪比以及不同类型缺陷信号之间的可区分性,并抑制波形失真和信号的能量衰减.     

基于多信号瞬时频率捕捉血压信号特定点的研究

针对动脉、静脉信号的特征点准确定位问题,着重讨论了采用改进小波进行动脉、静脉信号去伪存真处理的方法,并利用时频分析的瞬时频率跃变对动脉信号的特定点进行了定位仿真,提出了一种时频多信号关联的静脉特征捕捉和定位方法。研究结果表明,动、静脉波信号的特定点定位方法比传统方法更加准确。