基于马赫增德尔调制器的相位式激光测距

为了提高相位式激光测距的精度,提出以马赫增德尔调制器作为外调制器,提高调制频率以提高测距分辨率。介绍了射频相位式激光测距试验装置的组成,该系统以小数分频锁相环产生1.5 GHz左右正弦调制信号,采用马赫增德尔调制器对光波进行强度调制,并以差分式测量的方法抵消温度引起的相位差漂移,将信号下变频后按相关法计算相位差。试验表明,由光电探测器噪声和电路噪声引起的相位差漂移小于0.15°,该测距装置的测距误差在±0.05 mm以内。     

用于雷达回波仿真的小型化微波光纤延迟线

针对高分辨率雷达回波信号仿真对带宽、线性度和延时性能的要求,设计了X波段雷达测试与校准应用的小型化微波光纤延迟线。分析了雷达回波模拟源对距离延迟单元的性能要求,根据系统指标,研制了用于宽带雷达信号线性电光转换的关键器件—直接调制分布反馈(DFB)激光器。基于光纤反射镜,设计与实现了一种小型化的反射式延迟线结构。最后,利用矢量网络分析仪对系统的微波传输性能进行了测试分析。结果表明:直接调制DFB激光器的-3dB模拟调制带宽高达21GHz。基于该激光器的微波光纤延迟线,针对X波段雷达测试应用可提供40、80、120μs不同延时的目标回波模拟,其带内幅度平坦度小于±0.5dB,相位非线性小于10°,同时线性动态范围大于60dB,满足雷达回波仿真与校准过程对于信号附加幅频误差和相频误差的要求。     

调频连续波激光雷达及数据采集信号链噪声分析

在调频连续波激光雷达中,用于中频信号采集的模拟-数字采集模块是其关键组件,信噪比、信纳比、无杂散动态范围等参数是衡量该数据采集信号链交流特性的重要指标,直接决定着调频连续波激光雷达的探测范围和测距精度等性能。设计了用于调频连续波激光雷达的中频信号采集模块,获得49.13 dB的信噪比和48.90 dB的信纳比;然后研究了其噪声特性,获得系统的主要噪声来源为采样时钟的相位噪声,并且通过引入数字滤波器将信噪比和信纳比分别提升11.38 dB和11.32 dB,理论上激光雷达的探测范围提高3.7倍。可通过采用专业时钟芯片降低噪声,经计算可将信噪比提高8.65 dB;最后,搭建了光学相控阵调频连续波激光雷达系统,验证了数据采样模块的有效性,完成了40 m距离的探测,最大测量误差为7.7 cm,最大探测范围为133.67 m。     

弹光和电光级联的组合相位调制型椭偏测量术

利用弹光调制器的偏振调制优势,提出了将弹光调制器和电光调制器级联的组合相位调制型椭偏测量术。该技术采用单光路实现信号探测,通过切换电光调制器的两个工作状态,并结合数字锁相信号处理技术来完成样品反射光的p分量和s分量的幅值比Ψ和相位差Δ的全范围高精度测量。对提出的新型椭偏测量原理进行了分析,搭建了相应的实验系统。完成了弹光调制器的调制电压峰峰值和相位调制幅值关系的定标,定标结果优于99.05%,然后还采用系统初始偏移值的方法对实验系统进行了校准。最后,运用该系统对石英玻璃反射样品进行了实验分析,得到的Ψ和Δ的测量精度分别优于0.08°和0.81°。实验结果显示系统校准有效地消除了电光调制器和弹光调制器的剩余双折射引入的测量误差;数据采集和处理时间均在ms量级。提出的测量技术具有宽光谱测量、工作稳定、重复度高、测量速率快、成本相对较低和系统便于工业自动化集成的潜在优势。     

旋翼传感信号采集系统的指标评价体系构建研究

直升机旋翼地面试验完成旋翼传感信号的采集与处理,而旋翼传感信号的采集系统特性直接影响采集信号质量和气动特性分析准确性。经传感信号预处理后,针对旋翼传感信号采集系统性能评价问题和影响因素,给出参数指标定义及分析方法,建立传感信号采集系统的综合能力指标评价体系,研究采集系统增益精度、误差限、相位通道匹配、无杂散动态范围等指标与传感信号特征的关系,并在旋翼风洞地面试验基础上完成风压信号采集与指标评价体系验证。结果表明,传感信号采集增益精度达到0.01%,相位通道误差为0.01%,无杂散动态范围为75dBc,误差限为0.033%,线性度为0.0448%,表面压力信号误差小于0.0155%。该指标评价体系优于传统评价方式,能够全面地、准确的从静态与动态角度完成对多通道采集系统的指标评价,使采集的旋翼传感信号质量满足旋翼压力信号采集与处理要求。     

波导式偏振调制测距系统

为消除体相位调制器工作过程中热效应对偏振调制测距精度的影响,提出了利用波导式相位调制器替代体相位调制器的全光纤波导式偏振调制测距方法.对波导式偏振调制测距系统进行原理分析,利用琼斯矩阵得出传输过程中测量光偏振态的变化规律,建立调制信号频率、偏振光强度与被测距离的函数关系.然后,进行了直波导相位调制器特性测试,验证其半波...     

1～18GHz超宽带接收下变频模块的设计研究

本文设计了1～18GHz超宽带接收下变频模块，对1～6GHz、6～18GHz的接收信号进行限幅放大滤波变频等一系列处理后，输出2路适合数字处理的中频信号和视频检波信号，具有自检功能。该模块主要接收天线侦收的雷达信号后，经过变频处理后变频基带所需的中频信号实现了1～18GHz的超宽带，成为具有低噪声、高动态、杂散小、功耗小、重量轻、体积小的接收下变频模块。     

基于变偏置电流方式的交叉反馈控制策略研究

建立磁悬浮飞轮电池试验台,通过理论分析和高速旋转试验,研究了交叉反馈控制策略对飞轮转子陀螺效应的抑制作用和对磁悬浮轴承转子系统动态性能的影响。在交叉反馈控制算法的基础上引入变偏置电流控制方式,根据系统在不同转速下的动态性能,调整磁悬浮轴承的偏置电流,使得磁悬浮轴承具有较低的涡流和磁滞损耗,同时系统也能够平稳越过临界转速。研究表明,采用基于变偏置电流方式的交叉反馈控制策略,能够保证飞轮电池系统具有较好的综合性能。     

PZT薄膜驱动的全光纤相位调制器数学模型

提出了一种简单、高效的PZT压电陶瓷薄膜覆膜驱动的全光纤相位调制器数学模型,该模型计入了PZT压电陶瓷薄膜侧向压电常数d₃₁对相位调制效率的影响,结果表明,对于PZT压电陶瓷薄膜覆膜驱动的全光纤相位调制器,这种影响是不能忽略的,由侧向压电常数d₃₁引起的相位调制相当于由压电常数d₃₃引起的相位调制的15%。应用此模型计算了PZT压电陶瓷薄膜、内电极以及外电极的机械与压电性能等参数对于全光纤相位器的相位调制效率的影响。该模型可应用于全光纤相位调制器的设计与优化。     

液晶空间光调制器的纯相位调制特性研究

介绍了液晶空间光调制器的纯相位调制原理,采用泰曼-格林干涉系统对液晶纯相位特性进测试。测量了BNS(Boulder Nonlinear Systems)公司的专利产品-256256像素纯相位空间光调制器的相位与电压(灰度)的响应曲线。 给出了对任意图形进行相位恢复的优化算法流程,利用纯相位调制方法对光束进行方向和强度的快速程序控制。设计了实验装置,实际产生了二维任意衍射图形,图形产生时间小于200 ms。本研究对空间目标进行扫描跟踪,具有精确、响应快、无机械惰性等特点,在激光寻的、制导以及多目标威胁预警和反击中有着重要的研究价值。     

级联多电平变换器的新型混合PWM技术

提出了一种级联多电平变换器的新型混合PWM技术。该技术以载波层叠PWM与载波移相PWM为基础,通过结合载波层叠PWM中的载波分布以多个层叠小三角载波代替载波移相PWM技术中三角载波来实现调制。分析研究了在相同开关频率下的采用载波移相PWM技术、载波层叠PWM技术、传统混合PWM技术以及所提出的PWM技术在五电平和七电平级联H桥变换器中的性能。结果表明在整个调制比范围内,该技术不仅整体的线电压的总谐波失真(THD)值更小,而且在相同调制度下该技术对输出线电压和线电流基波幅值有显著提高。仿真试验结果论证了该技术对谐波性能优化以及对直流电压的利用率提高。新型混合PWM技术能应用于不同电平的级联多电平变换器而保持原有性能。最后,通过实验证明了理论分析与仿真研究的正确性。     

单相光伏并网系统中级联多电平逆变器的研究

针对光伏并网系统的改善输出电压和输出电流波形、降低谐波含量以及提高直流电压的利用率等问题,将级联多电平逆变器应用在光伏并网系统中.在分析级联式多电平逆变器工作原理和其载波移相控制方法的基础上,建立了多DC-DC变换器和多电平逆变器相结合的光伏并网模型,并用Matlab对模型进行了仿真.同时提出了TMS320C2812数...     

可编程微波光纤延迟线时延特性分析与测量

本文采用激光器、光调制器、可编程光纤延时阵列及光探测器等构成了新型的微波光纤延迟线系统,对系统的发射、传输和接收三个组成模块进行了理论分析,建立了各模块及系统的数学模型,对系统的传输特性和时延特性进行了仿真.结果表明,此类微波光纤延迟线可视为线性系统.并采用矢量网络分析仪对系统进行了实测,幅频特性和相频特性在合理频带范围内均接近于理想情况,群时延测量结果与理论计算一致,延时精度达到10 ps以内.     

一种新的鲁棒串级控制系统及其应用

针对常规串级控制系统难于消除主副回路间相互影响的缺点,本文提出了一种鲁棒串级控制系统,并基于继电反馈自整定技术提出了这种串级控制系统的设计方法。在某电厂３００ＭＷ机组实际应用的结果表明,采用该方法设计的串级控制系统与常规方法的系统相比较具有更强性和良好的动、静态性能。     

全光纤结构的石墨烯电吸收调制器

利用石墨烯优越的光学性能,构建了基于全光纤结构的石墨烯电吸收调制器。设计了调制器的结构,并进行了仿真和实验双重研究。首先,根据石墨烯的光学可调特性研究了其化学势和介电常数之间的关系。接着,基于全光纤结构设计了石墨烯电吸收调制器,并分析了它的整体有效折射率和化学势的变化关系。对提出的光纤石墨烯调制器进行仿真分析,并与传统半导体电吸收调制器进行对比,实现了一个全光纤结构的石墨烯调制器。对实现的调制器进行了系统的性能测试。结果显示:仿真的四层石墨烯的全光纤电吸收调制器的调制效率可以达到0.233dB/mm,在12.9mm的长度上可实现0.2V的摆动电压。实验测试验证了提出的全光纤石墨烯调制器的可行性;但受实验条件的限制,其半波电压约为120V,3dB调制器带宽为100 MHz。与传统石墨烯波导调制器相比,提出的调制器显示了半波电压小,调制效率高,尺寸小,同时具有低的插入损耗低等优势,适合在未来全光纤RoF系统应用。     

智能微波开关微波信号识别方法

智能微波开关是采用波束障碍原理,测量物位的智能传感器。为了更加可靠地检测微波信号以消除干扰,其发射和接收采用了调制和解调的方法,解调电路将检波到的微波信号解调,得到微波幅值信号、低频信号、高频信号。文中用单片机MSP430F149的模数转换模块测量微波幅值信号,用定时器的比较/捕获模块测量低频信号和高频信号。测量得到的微波幅值、低频频率、高频频率分别与标称值进行二值比较,3个比较结果表决判断微波信号的畅通/阻断,在延时窗口内为智能微波开关的输出提供依据。实验结果表明该方法能准确地识别出微波信号,系统可以安全可靠地工作。     

Study on the effect of measuring methods on incident photon-to-electron conversion efficiency of dye-sensitized solar cells by home-made setup

An experimental setup is built for the measurement of monochromatic incident photon-to-electron conversion efficiency (IPCE) of solar cells. With this setup, three kinds of IPCE measuring methods as well as the convenient switching between them are achieved. The setup can also measure the response time and waveform of the short-circuit current of solar cell. Using this setup, IPCE results of dye-sensitized solar cells (DSCs) are determined and compared under different illumination conditions with each method. It is found that the IPCE values measured by AC method involving the lock-in technique are sincerely influenced by modulation frequency and bias illumination. Measurements of the response time and waveform of short-circuit current have revealed that this effect can be explained by the slow response of DSCs. To get accurate IPCE values by this method, the measurement should be carried out with a low modulation frequency and under bias illumination. The IPCE values measured by DC method under the bias light illumination will be disturbed since the short-circuit current increased with time continuously due to the temperature rise of DSC. Therefore, temperature control of DSC is considered necessary for IPCE measurement especially in DC method with bias light illumination. Additionally, high bias light intensity (>2?sun) is found to decrease the IPCE values due to the ion transport limitation of the electrolyte.     

压电驱动无针注射器脉冲电源设计

针对压电驱动无针注射对电源的需求,设计了与压电无针注射器配套的脉冲电源,该脉冲电源的驱动控制系统由电池提供12V的直流电压,通过Buck与推挽电路级联电路升压后整流滤波输出0～400V直流可调电压,由反馈电路对输出电压进行校正,最后全桥逆变电路实现输出频率与占空比可调,且输出电压在0～400V随占空比的改变成线性变化的瞬时高压脉冲信号。实验结果表明,该脉冲信号稳定可靠,输出纹波在范围0.5%以内,满足了压电驱动无针注射电源需求。