平面近场天线测量误差分析

基于平面近场天线测量的基本理论,以半波偶极子阵列天线为模型,利用数值分析的方法研究了平面近场天线测量中的有限扫描面截断误差、位置误差和暗室环境误差对天线方向图副瓣特性的影响;并用自比较法实测了探头和AUT之间多次耦合的影响;给出了有探头补偿时由近场数据确定天线远场方向图的计算公式和OEWG探头的E面和H面方向图。通过与理论结果比较,得出了上述5项误差源产生的误差及其范围,即测量天线方向图副瓣的不确定度大小。该研究为近场天线测量技术的误差分析和补偿提供了一定的理论依据。     

复电磁参数的现场测量新方法

本文提出一种开口同轴探头现场同时测量高损材料复电磁参数的新方法。通过测量不同厚度材料的相邻频点的标量反射系数,将双厚度法与变频率法结合并建立适当的目标函数以计算其复电磁参数。对一些吸波材料进行了实际测量,实验结果表明该种方法在实际应用中的可行性。与矢量反射系数测量方法相比,该方法不需检测相位信息,可简化测量仪器。     

开口同轴探头横电磁波模型法测量液体复介电常数

讨论了开口同轴探头技术测量液体复介电常数的理论和实验。在仅考虑同轴线横电磁波(TEM)主模反射波的情况下,用被测液复波数的多项式逼近同轴开口端输入导纳值,简化了复介电常数的求解。以用醇在频率1~18 GHz的导纳测量值求解复介电常数,验证了随多项式项数目增加计算的收敛性。在实验中,为了确定法兰直径最小值和被测液样品最小用量,提出了用被测液边界面与同轴开口面的两项功率比(辐射功率与入射功率比以及无功功率比)作为指标描述边界面电磁场的衰减程度。以1%浓度和3.5%浓度食盐水介电特性测量为例,使用孔径3.20 mm探头,验证了TEM模型法得出的测量结果在0.6~4.5 GHz频率上相比参考值的偏差小于5%。     

悬臂式坐标测量机误差分离与补偿的研究

对一台自主设计的,专用于连铸结晶器测量的悬臂式坐标测量机进行研究,分析了影响其精度的主要误差源。用齐次坐标变换矩阵建立测量机的几何误差修正模型,并附加了非刚性误差补偿项。使用激光干涉仪和激光跟踪仪将误差模型中的各项误差给予逐项的分离,经计算后代入误差模型进行补偿。实测结果表明,当测量机沿体对角线运动时,其最大位移误差从补偿前的600μm降低到50μm,因此该补偿方法是有效可行的。     

电子式电压互感器中的相位补偿研究

针对基于电容分压原理的电子式电压互感器的相位误差,提出了相位补偿方案。分析了二次分压电阻引入相位误差的大小,设计了组合相位补偿电路对该相位误差进行补偿。研究分析了相位补偿电路在不同工作点时随频率和温度的变化特性,结果表明,通过选取合适的单元移相电路工作点,使移相电路对频率的依赖性最小、受温度的影响也最小。该相位补偿技术已成功应用于电子式电压互感器。其型式试验结果表明,互感器的整体性能在-40～40℃时,比差和角差准确度达到了0.2级的要求。     

无位置传感器无刷直流电机位置信号相位补偿

反电动势过零检测法是应用最广泛的一种无刷直流电机(BLDCM)转子位置辨识方法.为消除由于PWM高频开关噪声产生的影响,该方法一般需采用硬件滤波电路来对测量的信号进行处理,由此带来转子位置信号相位误差.根据滤波电路的特点提出了基于直线拟合技术的转子位置信号相位补偿方法,并将其用于BLDCM无位置传感器控制系统.实验结果表明,该补偿策略能显著提高转子位置的辨识精度,改善电机运行性能.     

波导器件网络参数的误差修正方法研究

分析了网络分析仪同轴校准后测量波导器件的主要误差来源,提出了一种适用于波导器件网络参数的误差修正方法。波导-同轴转换是双端口网络分析仪同轴校准后测量波导器件网络参数的最大误差来源。通过分析研究网络分析仪基本校准原理和全二端口校准误差模型,将波导-同轴转换引入的误差项与待测网络构建误差信号流程图,通过已知波导匹配负载和波导短路器的网络参数建立误差修正方程,求解误差修正方程得到待测波导器件的精确网络参数。该修正方法应用于X波段波导器件的测量,结果表明:待测器件传输损耗的修正结果与真值最大偏差小于0.1 dB,电压驻波比的修正结果与真值的最大偏差小于0.05。     

电子式互感器数字相位补偿技术研究

为改善电子式互感器的相位特性,提高其挂网运行稳定性,分析了电子式互感器中常用的模拟相位补偿技术,将模拟相位补偿技术与数字相位补偿技术进行了比较,分析了2种技术的优缺点,给出了二者的不同应用场合,提出了一种电子式互感器的数字相位补偿方法,在220 kV电子式互感器测量系统上进行了试验,补偿最小分辨率可至1’,补偿最大角度为270’,调节方便,可满足电子式互感器相位误差补偿的需求.     

基于RBF神经网络和LS-SVM组合模型的磁浮车间隙传感器温度补偿

对磁浮车悬浮间隙传感器温度漂移产生机理进行了研究,提出采用组合预测的方法建立传感器温度特性逆模型进行温度补偿,根据传感器温度特性分别建立径向基函数神经网络(RBF-NN)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)温度补偿系统模型,通过在探头内布置PT1000铂热电阻检测探头温度,依据温度信号对传感器进行温度误差补偿。仿真结果表明组合模型能较好地拟合温度逆特性,组合补偿模型的输出不受工作温度的影响,全量程最大误差为0.14 mm,在工作间隙范围内误差小于0.05 mm,且组合模型的补偿误差优于单一模型补偿效果,该方法可有效消除温度漂移效应,并提高传感器的检测准确度,能够满足磁浮车悬浮控制系统要求。     

电子式互感器相位补偿方法的研究和比较

电子式互感器的相位误差是影响互感器测量精度的重要因素,可以采用相位补偿方法对其加以校正。文章给出了电子式互感器的设计原理,分析了电子式互感器相位误差产生的原因,介绍了全通滤波器、短数据窗移相算法、傅里叶移相算法等相位补偿方法,研究了谐波对上述补偿方法的影响,在此基础上提出了改进的相位补偿方法:移点法和线性相位全通滤波法,并进行了实验测试。实验结果表明,互感器的角差满足0.2级测量精度要求,改进的相位补偿方法具有可行性。     

A potentially significant on-wafer high-frequency measurement calibration error

High accuracy radio-frequency (RF) measurements typically require a calibration to remove the undesired effects of the measurement apparatus. The calibration consists of measuring some combination of known standards such as short, open, load, through, and delay. When measurements are performed on-wafer for silicon RF integrated circuits (RFICs), a two-step calibration/de-embedding technique is typically used. First, the measurement system is calibrated to a reference plane located at the probe tips through measurement of calibration standards fabricated on an impedance-standard substrate. Second, on-wafer de-embedding standards are measured in an attempt to shift the reference plane to the terminals of the device under test (DUT). While significant effort has gone into the development of improved on-wafer de-embedding schemes, discrepancies between actual and de-embedded data still exist. In this article, we first discuss a specific case (a spiral inductor on silicon) for which there was a significant discrepancy between measurement and analysis. The problem is found to be with the measurement. This problem is detailed, and a technique we call "synthetic calibration" is described that can be used with any electromagnetic (EM) analysis to quantify calibration error for any proposed set of calibration standards. Due to the high expense and time required for wafer fabrication, it is important to successfully complete such a calibration validation prior to tape-out.     

检测电感电流预测电感电压的非线性处理方法

电力电子系统单一传感器测量技术是提高变换器集成度的一种全新技术，它通过单一传感器检测电感电流，能够有效地对变换器其他变量和参数进行辩识。该文在考虑电感非线性磁饱和现象条件下，提出一种电感电压的非线性预测方法，并据此设计了一种非线性补偿预测方案。该非线性补偿预测方案克服了由于电感饱和而带来的计算误差，能够提供更准确的预测结果，从而解决了由于电感的饱和非线性特性而带来的困难，并使单一传感器测量技术在电力电子系统的变量控制和参数监测等方面具有更大的实用范围。     

改进 IGABP 模型补偿倾角传感器温度漂移研究

倾角传感器很容易受到环境温度变化的影响,产生测量误差,即温度漂移现象。针对此问题,设计了一种基于改进的遗传算法(IGA)优化反向传播神经网络(BPNN)的温度漂移补偿模型。其中遗传算法使用了新的选择策略和交叉变异因子,增加了跳出局部最优解机制。实验结果显示,IGABP补偿模型的均方误差(MSE)为0.003 28,经过补偿模型修正后的平均温度漂移为0.039°,远优于未修正时的平均温度漂移0.190°。研究结果表明,IGABP补偿模型与传统的神经网络模型相比,具有更快的收敛速度和更高的补偿精度,能够有效的补偿因温度导致的测量误差,提高倾角传感器的稳定性和精度。     

汽轮机补偿式胀差算法的改进

汽轮机补偿式胀差测量采用安装双传感器的方法来实现,但一般的补偿式胀差测量对传感器的安装位置有十分苛刻的要求,为此在胀差监视器中引入含剪切因子β的补偿式胀差算法,用数学方法来解决测量误差问题,因而降低了传感器对安装精度的要求,简化了传感器的安装,避免了因传感器问题引起的测量误差.     

永磁同步电机相电流测量误差分析与补偿

为减小电流测量误差,满足永磁同步电机高性能调速要求,对相电流测量误差进行了分析与补偿。首先,介绍了电流测量误差产生原理,分析了测量误差对闭环调速系统性能的影响。然后,提出了一种对d轴电流进行分段积分的补偿策略,通过对d轴电流积分得到误差项,将其补偿到测量电流中。仿真和实验结果表明偏移误差和增益误差分别会引起转矩、转速在1倍角频率和2倍角频率处振荡,补偿策略可以很好地减小测量误差,从而减小转矩和转速周期性振荡。     

MEMS IMU随机误差建模在SAR运动补偿中的应用

随着SAR小型化发展趋势,低精度小型化微机电系统惯性测量系统（MEMS IMU）在SAR运动补偿中越来越受到重视。鉴于MEMS IMU 中随机误差较大,为提高其短时间内相对运动测量精度,从IMU测量误差对SAR成像的影响分析出发,采用基于时间序列分析方法对MEMS IMU中随机误差进行建模,并构建Kalman方程对IMU原始数据进行了滤波处理,减小了随机误差,从而降低随机误差在合成孔径时间内对SAR运动补偿的影响。机载SAR飞行试验数据处理结果表明,此方法能够有效的减小随机误差,提高SAR图像聚焦质量。     

微波射频差分探针去嵌入理论研究

为了获得被测件(DUT)准确的散射参数(S参数),研究了用于差分网络的去嵌入理论。在经典的差分探针结构的基础上,提出了一种可以抑制差分测试中共模信号影响的新型差分探针模型,即信号-信号探针(SS探针)。并完成了直通-反射-传输线(TRL)校准件和DUT的设计,推导了差分网络的多模去嵌入理论,编写算法并利用测试数据进行计算,仿真与测试结果表明在0~8 GHz的频率范围内,去嵌入后的散射参数的幅度、相位与仿真结果一致性较好。     

Permittivity measurement of disk and annular dielectric samples using coaxial transmission line fixtures. part II: experimentation and accuracy analyses

An improved permittivity measurement technique for dielectric disks involving S-parameter measurement of a two-port coaxial transmission line fixture is presented. The previous form of the method suffers from variation of the retrieved permittivity with frequency, which leads to inaccuracies that may be severe at some frequencies. An extension of the method that reduces these errors is devised. In addition, an independently developed new technique for measuring the permittivity of annular samples via quadratic curve fitting is presented. This technique also involves S-parameter measurement of a coaxial fixture and requires measurement of only three known materials (one of them may be free space, in which case the requirement is reduced to only two solid dielectrics). The permittivity of any unknown dielectric may subsequently be determined with high accuracy over a wide frequency range. The method is based on the premise that the variation of the reflection characteristics of the two-port coaxial transmission line fixture with the permittivity of the sample displays a strongly quadratic behaviour. This paper constitutes the second of two parts of this work. Part I, also appearing in this issue, presents the theoretical formulation for the moment method mode-matching treatment of the coaxial fixture for treating annular samples. In the present paper, the measurement techniques are described, and numerical simulations of the experimental procedure based on the theory of Part I are presented. In addition, comparative results of accuracy for these two approaches are given. Sensitivity analyses are also presented, along with preliminary experimental results.     

CCD传感器在热成型工艺中的应用研究

本文介绍了CCD传感器对快速热成型工件的外径在线检测原理。通过误差因素的实验考证和理论分析,给出一种适用的CCD信号的综合误差补偿方法,该方法避开了难以检测的误差因素,借助易测的相关参量的在线估值,适时给出误差补偿量。该系统用于热工现场,测控精度满足工艺要求。     

高精度海底沉积物四点电极电阻率探针研究

海底沉积物的电阻率是现代海洋地球物理探测的重要参数。针对海底沉积物电阻率高精度测量的难点,对环形Wenner排列四点电极电阻率测量技术进行研究。利用有限元方法在有限空间柱状样内对该探针电极产生的电场强度进行仿真,并进一步实现了探针结构的优化。然后将现有文献中的电极配置因子进行了校正,以使其适用于非理想点电极且沉积物样品为有限空间时的情况。最后利用该探针进行标准KCl溶液的电导率测量实验,用以进一步验证该探针的测量精度。实验证明该技术操作方便,实用可靠,其测量相对误差小于1％。