超声调制声频定向传播性能研究

通过实验,对基于超声调制的声频定向传播性能进行研究.利用调幅技术将音频信号调制成超声波载波信号并发出,由于空气中的非线性作用,可产生具有强指向性的可听声音.该文构建了一超声调制模拟声频信号定向传播系统,并设计了指向性实验测试装置.应用该系统,对不同频率、不同距离的解调可听声频信号在传输过程中的变化特征及其指向性进行了实验和分析.结果表明,随着声频信号的频率提高指向性增强,距离增加指向性变差.     

一组窃听演示实验

文章提出一组窃听演示实验.该组演示实验分别以微波和超声波作为载波,发射到声源处被声音信号调制后反射回来,反射回来的调幅波被接收解调后,再通过音频信号放大处理电路,由扬声器还原出原来的声音信号.实验结果表明,该实验方法简便、易行,便于操作,能够满足一般实验演示的要求.     

一种跨介质的空中-水下激光致声探测技术研究

跨空水介质间的探测技术是世界主要海洋国家的热点研究问题。为研究空中平台与水下的激光致声探测技术,文中在光击穿机制下采用纳秒脉冲激光与水听器之间的光声信号转换来进行空-水跨介质探测模拟实验研究及验证工作。搭建了激光致声空气-水下实验测试系统,采集了激光声扫描探测数据,对典型实验数据在时域内进行分析得出了激光激励声波的传播特性,根据时间互易原理实现了水下激光声信号的三维探测成像。利用有限元法进行激光在水下激发声波及传播的数值仿真,据此对实验进行了验证。此外,从仿真中发现通过提高脉冲能量至2.8×1010 W/cm2所激励的声波在传播400 m后仍能观测出明显的信号,信噪比约为11.3 dB,证明了百米级传输及探测的可能性。此研究结果为采用激光致声技术进行跨空-水介质探测提供了依据。     

无源声表面波温度遥感系统响应信号的研究

提出一种单端口声表面无波无源温度遥感系统，并分析该系统对脉冲冲击和间歇正弦脉冲串激励信号的响应特性。遥感系统采用间歇正弦脉冲串信号作为无线激励信号，反射的响应信号是一衰减的调幅信号，该调幅信号的包络频率为激励信号频率与声表面波器件固有频率的差。系统采用间歇正弦脉冲串激励，可提高遥感的距离并且减小了对环境对固有频率测量的影响。经实验验证了理论分析。     

正弦信号发生器

依据直接数字频率合成(DDFS)技术及各种调制信号相关的原理,设计了一个可输出正弦波,调幅波,调频波,PSK及ASK等信号的正弦信号发生器.该信号发生器的正弦波由AD9851型集成DDS器件产生;调频波采用DDS调频法实现;调幅波通过由模拟乘法器AD835搭建的调幅电路产生;ASK和PsK信号在FPGA给出的基带序列信号控制下通过移相电路与多路复用器的结合电路产生.利用固态继电器阵列可实现各种信号的通道选择:利用后级功率放大电路驱动50Ω负栽,可保证其输出电压幅度稳定在6 1V,且整个系统结构简单,界面友好.     

虚拟仪器调幅新方法及其在电子实验教学中的应用

通过分析基于虚拟仪器系统来实现信号调幅的原理,说明这种调幅方式可将传统方法必须基于复杂电路或设备实现的实验和演示教学,转化为直接基于信号调幅的数学原理来实现.实验结果表明该方法的可行性,具有实现方法简化;参数调节方便;无需电路元件;设置、更改或更新系统灵活的特点.体现了虚拟仪器在实验及教学中的一种创新应用,在虚拟仪器应用与电子电路实验教学领域具有实用意义.     

基于Hilbert变换的激光超声波成像技术在缺陷检测中的应用

介绍了一种基于Hilbert变换的激光超声波传播图像方法,通过采用脉冲激光器在被测材料表面产生超声波信号,对接收的超声波信号进行Hilbert变换,并详细分析了超声波信号在被检测材料表面传播的时域波形图,最后利用超声波成像技术将超声波信号在被测材料的传播过程进行图像显示。实验结果表明:采取Hilbert对超声波信号进行变换的方法不仅能有效地提取超声波信号在缺陷处传播的信息,还能从超声波传播的图像中直观、高效地检测出表面缺陷的形状、大小及分布情况。因此,提出的Hilbert变换的激光超声波成像技术为工业中缺陷的定量检测提供了方法。     

单片微机控制的调幅波发生器

微机控制的D/A转换器主要用途之一是作为波形发生器,这在许多文献中已有介绍。它的特点是利用软件编程的灵活性,可以容易地获得正弦波、三角波、方波、锯齿波等多种波形,但用来产生调幅波仍十分不便。为开发D/A转换器的功能,笔者针对DAC0832输入数字量与参考电压可乘这一特点,以无线电技术中斩波调幅的原理为基础,设计了单片微机控制的调幅波发生器。这种调幅波发生器利用载波所传送的信号(调制信号)可以是上述的正弦波、三角波、方波、锯齿波等多种波形,而且还可以通过程序方便地改变调幅波所传送信号的频率、调幅指数等参数。     

已调信号注入磁控管的仿真研究

为克服磁控管本身固有的频谱较宽、相位噪声大等缺点,注入锁频技术被广泛地应用以获得较稳定的频率和相位差,并有效地降低相位噪声。在以往的注入锁频理论中,外部注入信号通常为一个单频信号,其频率接近磁控管自由振荡频率。而本文将一个幅度调制信号注入磁控管来取代单频信号,此时,磁控管既作为一个振荡器,又作为一个放大器。仿真结果证明,当幅度调制信号的载波频率与磁控管自由振荡频率满足Adler条件时,同样能够实现锁频。此时,磁控管输出信号可以看作为一个包络受外部注入调幅信号控制的被放大的已调信号。在此过程中,实现锁频的同时也实现了信息的传输,有望应用于携能通信中。     

基于SoPC的双边带调幅波系统设计

针对双边带调幅波系统的一些具体问题,如提高速度、降低成本等,应用QuartusⅡ和NiosⅡ软件工具,在SoPC环境下利用FPGA（ALTERA EP2A35F48418）芯片构建DDS信号,设计双边带调幅波系统,该系统具有调频、调相和调幅功能,参数便于调节。重点阐述系统设计方案、硬件实现、主要单元设计,并对整个系统进行仿真,测试结果符合设计要求。由于采用了SoPC系统,该系统具有较高的工作速度、集成度和灵活性,值得推广应用。     

声频定向超声波扬声器的设计分析

声频定向系统利用了超声波在空气中传播的非线性交互作用和自解调效应直接在空气中产生具有高指向性的可听声音。介绍了声频定向扬声系统的原理和系统组成,重点分析了基于PVDF膜设计超声波换能器的要求和设计方法及一款超声波换能器。     

圆形烧蚀光斑的纵波声场分析

圆形烧蚀光斑具有轴对称性且易于获取,在激光超声检测中有着广泛的应用。为了获得相应的纵波声场特性,建立了激励源模型,讨论了近场中声轴上声压幅值分布情况并获得了近场长度。利用面积积分,推导出声压振幅的表达式,并对远场中的声场能量进行了模拟。通过分析发现,远场中的纵波能量关于声束轴线呈对称分布,并且在轴线上达到最大值,此外光斑大小直接影响着纵波声场指向性。搭建了一套激光超声非接触式测量系统,基于互易原理并根据传播距离修正信号振幅,获得了指向性实验数据,验证了理论分析结果。     

相位解调实现低频水表面声波振幅探测

为了实现低频水表面声波振幅准确探测和时变声信号的跟踪识别,提出了一种基于相位解调的激光干涉探测方法。该方法在参考光路中引入高频载波,利用相位生成载波技术的反正切解调算法,并结合高频载波初相位和调制深度的测定,可实现水表面声波的准确识别。在实验室环境下搭建了一套水表面声波探测系统,实验结果表明:该方法对水表面声波微振幅的测量重复性不超过1 nm。同时该系统能够实时跟踪水下声源的变化,对幅度受到正弦调制的水下声源信号进行了水表面声波振幅检测,实验结果证明了该方法识别时变声信号的正确性。     

基于单片机的超声波测距装置设计

本文论述了基于单片机的超声波测距装置设计方案及实现过程。本装置采用单片机作为控制器的核心进行控制。当系统启动时,超声波发送模块向后发射40kHz的超声波信号,遇障碍物反射,由超声波接收模块收集,进行放大和比较,同时将此信号送入显示模块,当与障碍物距离小于设定距离时,发出报警声。     

一种基于微波的窃听方法

提出了一种微波窃听方法,经天线发射出去的微波被声源的振动所调制,反射回来的调幅波经晶体检波器解调,再经选频、放大把音频信号还原。实验中,采用实验室常用的3 cm微波波段波导型器件,配合自制的接收电路,实现了声音的还原。结果表明,该方法简便、易行,便于操作,能够满足一般实验演示的要求。     

连续超声波位置跟踪器的设计原理及其在虚拟现实系统中的应用实现

位置跟踪器是虚拟现实和其它人机实时交互系统中最重要的输入设备之一,它实时地测量用户身体或其局部的位置和方向并作为用户的输入信息传递给虚拟现实系统的主控计算机,从而根据用户当前的视点信息刷新虚拟场景的显示．基于连续调幅超声波相位差相于测距方法实现快速、高分辨率的动同态方法测量的原理,本文着重阐述了以连续超声波相位差相干测量法实现三维动态位置测量的原理、系统设计、实验结果,并利用上述跟踪器研究了具有三维实时交互控制能力的虚拟现实系统样机     

声频定向扬声器FPGA音频电路设计

声频定向扬声器是一种利用超声解调原理使声音在空气中实现定向传播的装置,装置应用FPGA来进行模拟声音信号的采集和处理.FPGA是一种可编程芯片,其并行处理的特点可以进行多通道数据同时采集和处理,实现数字信号高速实时性处理.声频定向装置的数据采集平台由前置放大器、ADC模数转换器、存储器和DAC模块组成,FPGA芯片和外...     

参量换能器收发电路设计

介绍了超声波参量换能器的工作原理,设计了一种声学参量换能器结构、超声波发射电路和声波接收电路。发射电路由正弦信号产生电路、功率放大电路和补偿电路等组成,声波接收电路由前置放大电路和带通滤波电路组成,并利用NI公司的6024E数据采集卡进行数据采集。理论分析表明,当原波信号为87 kHz时,利用该收发电路可以较好地实现参量阵差频信号的发射与接收。     

声束扬声器的声频定向换能器阵列指向性研究

利用空气中超声波非线性传播效应制作一种可产生高指向性可听声的新型声束扬声器。以聚偏氟乙烯(PVDF)膜作为声频定向换能器的发声部件,根据惠更斯原理分析、讨论了声束扬声器单个换能器及换能器阵列的指向性,并指出当无法使点声源间的间距小于或等于声波波长的1/2时,可以通过增加点声源的个数来获得高指向性声波,使旁瓣的幅值得到有效抑制。     

Optical directional coupler using deposited silica waveguides (DS guides)

A new optical directional coupler using embedded single-mode glass waveguides is presented. The glass waveguides, called deposited silica waveguides (DS guides), were fabricated by depositing doped glass on a silica substrate after forming grooves by reactive sputter etching. Waveguide transmission loss was measured to be 1.3 dB/cm, and fiber-to-waveguide coupling loss was 0.1 dB. Using a tunable monochromatic light source, 96 percent power transfer or 14 dB isolation was measured. The DS guide directional coupler is compatible with single-mode fiber and is expected to be a useful component for future wavelength division multiplexing transmission systems.