数字集成电路、双极集成电路

本文提出了一种为减少动态大扇入门电路的能量和延迟的新颖技术,其基本思想是通过先对一个小的空电容充电,然后在栅极输出放电从而产生一个低摆动输出信号,通过采用电荷共享的原理,可在栅极产生一个低摆动输出。这种摆动可以用一个感应放大器检测并存储至 CMOS 中。模拟结果显示,与传统方法相比有2到4倍的能量节省和3.6倍的速度提高。文中还给出了采用该方法设计的32×32翻译后援缓冲器(TLB)的设计。参5     

基于STM32F103VCT6的微位移控制系统设计

为实现X-Y-Z三维工作台的精确定位,设计了一种基于STM32F103VCT6单片机和步进电机的三维微位移控制系统。该系统可与上位机实现串口通信,接收上位机命令并把处理结果反馈给上位机;根据光栅传感器提供的位置反馈信息,系统可以通过对步进电机的方向、速度调节来实现精确定位;采用匀加速和匀减速方式对步进电机的速度进行调节,避免了因步进电机的突然加速和急停所带来的丢步和冲击现象。控制系统的测量实验结果表明,步进电机运行平稳,噪音低,定位精度高,控制系统性能稳定可靠。     

激光共聚焦生物芯片扫描仪扫描台位置反馈信号的变换

文章介绍了激光共聚焦生物芯片扫描仪中高速扫描台二维扫描控制系统位置反馈信号 ,重点分析研究了光栅传感器输出的模拟位移信号的变换和处理。     

遗传算法在光栅面形优化设计中的应用

衍射效率高、偏振相关损耗低的衍射光栅是集成波分复用／解复用器件的一种核心元件,在光通信中具有很重要的应用价值,而一般面形的光栅很难达到此要求,为此需要在光栅衍射效率计算的基础上,利用遗传算法对光栅面形进行优化。采用二次函数来描述光栅面形,选取一定的原始样本,利用耦合波方法计算光栅的衍射效率;然后采用遗传算法中的各种算子对样本进行变换,计算变换后光栅面形的衍射效率,选择其中接近所确定条件的样本进行保留;再继续下一次变换和选择,直到满足设定的要求。通过优化最后得到衍射效率高、偏辗相关损耗小的光栅面形,这些面形的光栅衍射效率达到90％以上,而相应的偏振相关损耗小于0．1dB,已经达到光通信中的相应要求。在光栅面形设计中采用了遗传算法进行光栅面形优化为有特定要求光栅的制作提供了理论指导,可以节省一定的人力和渤力、     

光纤光栅F-P解调技术及变尺度采样方法

针对武器装备系统的特殊性,提出采用F-P扫描法的光纤光栅解调技术,分析了F-P解调原理,提供了F-P腔的设计、选择方法,指出该方法在实现动态参数检测的困难,为降低电路设计上的难度,采用变尺度采样解决该问题。实验结果表明,该方法能够极大地降低每次F-P扫描时的采样数据量,提高采样数据的效率,可以使解调速度提高5倍以上而对精度没有影响。为光纤光栅传感技术在部队的应用和研究提供条件。     

有源波、空分复用光纤光栅传感网络

借助 1× 3光开关和可调F P滤波器对充当环形腔激光器端镜的 3× 10空、波分复用光纤光栅传感器阵列进行查询 ,用非平衡Michelson扫描干涉仪将来自传感光栅的波长漂移信息变为相移信息实现解调 ,实验证实系统的应变传感灵敏度为 1 6 817Deg με,与理论值 1 6 843Deg με非常吻合。锁定来自某一光栅的信号后 ,反馈装置保证系统具备自动追踪感测信号的能力。     

975nm分布反馈激光器一级光栅的制备

优化设计了975 nm分布反馈激光器的一级布拉格光栅结构.将纳米压印技术与干法刻蚀工艺相结合制备周期为148 nm的光栅结构,通过优化调整刻蚀气体流量比、腔室压强和偏压功率等参数,得到了合适的光栅刻蚀工艺参数.扫描电子显微镜测试显示,光栅周期为148 nm,占空比接近50％,深度合适,表面形貌、连续性和均匀性良好.将所制备光栅应用于975 nm分布反馈激光器中,激光器输出性能良好,波长随温度漂移系数小,光栅对波长的锁定效果良好.     

45°二维扫描镜扫描轴系特性分析

对工作于三轴稳定平台的45°扫描镜绕不同轴系摆动时的摆动范围及扫描轨迹进行了分析比较,给出了扫描镜选用不同轴系时的扫描摆动角度的计算方法,在工程应用中具有重要实用意义。     

变栅距衍射光栅刻划机的控制系统设计

提出了采用相位扫描方法加工变栅距（VLS）光栅的基本原理，给出了VLS光栅刻划机的控制系统，并通过刻划实验对这一新方法进行了验证。     

傅里叶光谱仪的光程扫描控制系统设计

为实现高信噪比、高光谱分辨率的光谱探测性能,在时间调制型傅里叶变换光谱仪中,需要控制反射镜往复精密摆动,完成干涉光程差的均匀扫描调制。首先分析了光谱探测性能对光程扫描控制性能要求间的关系;在此基础上,针对星载干涉仪对光程差扫描的高性能要求,给出了一种基于极点匹配的控制器设计方法。该方法借助于状态反馈设计结果,采用易于工程应用的前项和前馈环节加以有效实现,简化了控制器的设计与实现难度。通过仿真试验,验证了该方法的有效性。     

二维耦合光学摆镜伺服控制系统

二维耦合光学摆镜是扫描式星载红外光学系统的关键运动部件,其运动特性对伺服系统提出了高精度位置控制与运动解耦的特殊要求。在建模与仿真分析的基础上,提出了一种新的耦合偏移补偿与分割步进的解耦策略,采用位置环与速度环双闭环的PID控制算法,使用有限转角力矩电机和高精度旋转变压器作为执行与测量元件,以DSP为核心构建了二维耦合光学摆镜伺服控制系统。实验结果表明:该方法设计的控制系统二维运动解耦正确,控制精度高,响应时间短,动态特性好且超调小,可广泛应用于高精度摆动扫描控制系统的研究领域,具有很好的工程应用前景。     

大气成分临边探测光谱仪摆镜控制系统设计

星载大气成分临边探测光谱仪在采集高度方向上光信息时需要借助反射镜的反射, 为满足光谱仪扫描需求, 设计了一款扫描摆镜驱动控制系统, 并在地面模拟验证了扫描方向上的光谱数据采集。设计的驱动控制系统基于 STM32 微控制器, 采用 DRV8833C 电机驱动电路和闭环数字 PID 调节器, 利用有限转角直流无刷力矩电机作为光谱 仪摆镜控制系统的执行机构, 并使用 18 位单圈绝对值光电编码器作为位置传感器。进而搭建了摆镜控制系统和试验 平台, 利用光电自准直仪对摆镜系统性能进行试验验证, 测试了系统的指向精度。结果显示平均指向精度小于 12.15′′ , 最大偏差小于 19.6′′ , 最小偏差小于 7.46′′ , 满足工程预研阶段的主要指标要求。     

一种快速扫描伺服系统的设计与实现

针对某雷达天线需要快速机械扫描的需求,设计并实现了一种快速扫描伺服系统.硬件设计上,采用了直流力矩电机直接驱动,选择了高分辨率的增量式码盘同时完成测速和测角.软件控制策略上,采用了反馈加指令前馈的复合控制方式,利用非线性跟踪微分器完成了对码盘速度信号的平滑滤波,另外还设计了一种光滑的合成位置扫描指令.文中首先给出了系统软硬件的详细设计过程,然后进行了系统仿真和实测验证.仿真和实测结果表明,设计的扫描伺服系统不仅实现了对快速位置扫描指令的高精度跟踪,而且做到了低机械噪声的快速扫描.     

激光扫描共焦荧光显微镜的电子控制系统研究

介绍了激光扫描共焦荧光显微镜的电子控制系统,为了提高激光扫描器的定位精度,在系统中提出采用基于闭环象素时钟发生器的检流计振镜所固有的扫描非线性失真补偿方案,减少输出图象的枕形畸变,实现行扫描空间位置的均匀性。在以细分梯形波电流驱动反应式步进电机情况下,根据实测θ-i曲线,用反插法求得与步进电机运行非均匀性相补偿的相电流波,从而获得在小电流情况下高角度均匀的步进电机细分运行特性。     

单向驱动往复式扫描反射镜模型

提出了一种正反向1:2速比扫描模式的单向驱动往复式扫描反射镜模型,通过采用不完全齿轮传动机构和弹簧阻尼元件,在驱动元件不换向的前提下可实现反射镜正反转平稳切换。系统主要依靠弹簧的变形储能实现变速换向,降低了传统直驱式单面扫描反射镜系统换向过程中的驱动力矩输出要求。在正反向匀速扫描行程中,反射镜处于弹簧和驱动元件一对反作用力矩的共同作用下运动,有效消除了齿轮传动间隙,从原理上确保了系统传动精度。与传统直驱式单面扫描反射镜系统相比,该系统的驱动元件无需正反向切换,避免了传统系统因驱动元件频繁换向给电控设计带来的问题,而且降低了系统对驱动元件性能要求,在提高扫描频率方面具更具优势。该模型在轻小化、大行程、高精度光学扫描系统研制方面具有较大的开发应用潜力。     

Control of switched reluctance motor torque for force controlapplications

The paper presents a method for controlling switched reluctance motor (SRM) torque for force control applications. SRMs are used in AdeptOne robots, and the authors perform experiments with two robots, controlled in coordination, in grasping and manipulation of various objects. The object and robot parameters are not exactly known, and adaptive methods are used to control the overall system. These methods are model-based control techniques which require high bandwidth torque control. This requirement is typical for high precision mechanisms. SRM characteristics are very nonlinear. In particular the torque ripple, friction, and the torque versus position and current relationships were analyzed in the context mentioned above, and specifically, for force control applications. The proposed method is based on a new commutation algorithm and a measured torque versus position and current relationship, used to smooth the SRM's torque ripple, hence generating a torque output nearly independent of position. Furthermore, the internal friction is estimated on-line, and compensated for. This renders a high accuracy torque tracking. The torque control method is based on feedback from the motor angular velocity, motor angle, armature current, and feedforward for friction compensation and cancellation of nonlinear effects. The method has been tested experimentally on Adept motors and the results were very encouraging. The method has been also used for adaptive control of two coordinated Adept robots     

高分辨率光栅精密定位系统研究

为了使光谱分析仪(Optical Spectrum Analyzer, OSA)能精确测量窄谱宽光信号,要求光栅转动一圈分辨200万个点。设计了一种基于衍射光栅、直流无刷电机(Brushless Direct Current Motor, BLDCM)和光电编码器的高分辨率光栅定位系统。实现了基于比例-积分-微分(Proportion Integration Differentiation, PID)的高精度闭环调速控制技术,以驱动BLDCM带动光栅的转动。同时,高精度光电编码器快速检测并反馈光栅的角位置,细分电路对编码器的输出信号作进一步细分。将输出信号的分辨率从16000点/圈提升至2048000点/圈,极大地提升了光栅定位系统的整体分辨率。通过实验测试了光栅扫描速度、波长重复性和波长准确度等性能指标,验证了光栅定位的精度和分辨率。     

基于DFB激光器解调技术的光学电流互感器

针对交流电流的测量,提出了一种基于分布式反馈（DFH）激光器解调技术的光学电流互感器（0CT）。OCT的传感部分运用光纤Bragg光栅（FBG）和超磁致伸缩材料（GIⅢ①作为传感器探头,同时应用DFB激光器对FBG进行解凋,实现交流电流的测量。对于这种新型的OCT进行了理论分析和实验研究,实验测得系统传感灵敏度可达到1...     

基于激光测量的高速非接触角度检测技术研究

提出了一种基于光学三角法测距原理的高速非接触光学角度测量方法,利用两个激光位移传感器测量物体具有角度变化时产生的位移,实时计算得到物体一维运动角度,在摇摆台上进行角度范围及精度的实验,并使用光纤陀螺进行角度实时同步测量,通过最小二乘拟合法对误差进行补偿。实验结果表明,该系统的角度测量范围±10°,角度测量精度±0.005°,测量频率2000 Hz。该角度测量技术使用非接触光学测量方法,对被测物体表面无损伤。     

利用光栅测量远场入射激光波长的方法研究

依据光栅衍射原理,采用电荷耦合器件CCD作为探测器,通过测量入射激光成像点在电视靶面坐标系中的脱靶量,确定光栅的入射角和衍射角,提出了一种利用固定式平面反射光栅测量远场未知方位入射激光波长的方法。介绍了该方法的原理及光学系统结构,阐述了成像点脱靶量与光栅入射角和衍射角的关系,推导了入射激光的波长计算公式,结合光学系统的结构给出了计算波长测量误差的表达式。远场测量模拟实验验证了该方法的可行性。