基于WMS光纤气体传感器频率偏差的抑制

利用波长调制光谱(WMS)技术的光纤气体传感器进行痕量气体体积分数检测可以达到很高的检测灵敏度,离散数据采样过程中很难保证严格在吸收线中心频率处采样,频率偏差会使检测结果产生严重偏差.利用傅里叶级数展开分析WMS各次谐波信号,在采样过程中通过测量一次谐波的最大值与最小值取平均,获取与待测气体体积分数无关的一次谐波基线值,抑制频率偏差对系统检测精度的影响.以二次谐波峰值与一次谐波基线的比值作为系统的输出,有效地消除光强波动等因素带来的干扰.     

激光器电压调制驱动与锁相放大电路的研究

为解决光频漂移对气体浓度检测的影响,根据分布反馈式半导体激光器的波长可调制特性,设计了一种激光器电压调制驱动与锁相放大电路。该电路的电压调制驱动电路输出波形是2 Hz的锯齿波和2 kHz的方波的叠加,其中:2 Hz的锯齿波使激光器的中心波长缓慢扫过气体吸收中心线,确保气体吸收光强;2 kHz的方波一方面对激光器的波长进行二次微量调节,另一方面作为谐波检测的同步信号。锁相放大电路则对不受激光器波长漂移的激光调制信号3次谐波进行锁相放大。Matlab仿真结果表明,该电路的输出与模拟气体浓度吸收光强函数的幅值成比例,同时证实了检测3次谐波的可行性。     

基于DSP产生的SPWM波的谐波估计与分析

针对2000系列DSP产生的正弦脉宽调制（Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM）波,使用傅里叶级数模型,提出了将改进的粒子群优化（Improved Particle Swarm Optimization,IPSO）用于各次谐波的幅值和相位的参数估计方法,着重分析了在不同的调制波频率和电压下,载波比与谐波总畸变率（Total Harmonic Distortion,THD）之间的关系,通过大量的实验,得到在一定范围的调制波频率和电压下,均能保持高次谐波较小,从而得到高质量的正弦输出。这一结论不仅对SPWM的产生起指导作用,而且对要求正弦交流电的用电设备有着降低高频损耗与节能的重要实际意义。     

永磁同步电机周期载波调制技术研究

目前SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,空间矢量脉宽调制)谐波分析主要基于传统的三角载波,产生集中在开关频率附近的边带谐波分量且其他载波研究较少。采用三角载波、正弦载波和锯齿载波三种不同调制策略对SVPWM技术进行调制,从直流电压利用率和谐波分量两方面综合分析,锯齿载波在保证直流电压利用率的同时,能够有效降低谐波的畸变程度。为降低调制过程中相电压的谐波幅值,提出了以锯齿载波为基础的周期频率调制策略。通过Matlab/Simulink模块搭建其仿真模型,表明该调制策略有效扩展了谐波的分布频率并降低了相电压的谐波分量幅值,能够显著提高SVPWM逆变电路性能,为设计永磁同步电机减振降噪的控制算法实现提供理论依据。     

基于半波激励的磁调制传感器设计与验证

基于磁调制传感器的工作原理,创新性的提出了通过采用半波激励信号简化设计双磁芯磁调制传感器的方法.传统磁调制传感器是在环形磁芯一次绕组中通以完整的方波、正弦波或锯齿波作为激励信号,然后提取磁芯二次绕组中感应信号的二次谐波来对被测直流信号进行检测的,此二次谐波反映被测直流信号的大小与方向.笔者通过实验发现,若通以半波激励,可反映被测直流信号的谐波由二次谐波变为一次谐波,此时相敏检波电路参考信号无需倍频,因而在器件中可省去倍频电路.分别采用方波、正弦波和锯齿波及其相应的半波作为激励信号进行了实验分析,结果表明,半波激励可以获得更为理想的检测波形,能更好地反映被测电流的大小,提高传感器的灵敏度.     

基于交流反馈的光纤磁场传感器相位解调方法

针对光纤磁场传感器中相位解调的技术难题,研究基于闭环反馈的解调方法用于提高传感器的测量灵敏度和精度;在传感臂施加高频调制磁场,在参考臂施加低频相位调制信号;从理论上,推导出传感器的输出信号及各次谐波分量的幅值特性,选取相位调制信号的2倍频分量作为误差信号,经比例和积分运算后反馈到参考臂;借助Matlab/Simulink对闭环反馈控制方法进行仿真研究;仿真结果表明,闭环反馈控制方法比当前广泛采用的相位载波方法精度更高、抗噪声能力更强。     

可调谐激光二极管吸收光谱残余光强调制补偿技术研究

分析了可调谐激光二极管吸收光谱仪器中残余光强幅度调制对谐波探测和全数字化信号处理的影响;搭建了基于电压可调谐光强衰减器(MEMS VOA)的光强残余幅度调制的补偿实验系统平台;实验结果表明,本补偿装置可以把残余光强调制降低到补偿前的1/20,并将其带来的二次谐波线型畸变降低60 %以上;初步证实了利用本方法消除二次谐波畸变并实现全数字化处理的可行性.     

基于谐波检测技术的光纤甲烷气体传感器的研究

基于甲烷气体的近红外吸收光谱，研究了一种高灵敏度光谱吸收型光纤甲烷气体传感器。采用DFBLD作为光源，通过光源调制实现气体浓度的谐波检测，利用二次谐波与一次谐波的比值来消除由光源的不稳定和变化所引起的检测误差。建立了谐波检测的数学模型，给出了甲烷气体的测量结果。     

基于改进的单通道对称正交化FastICA的间谐波检测方法

针对电力系统中间谐波检测的问题,提出一种基于改进的单通道对称正交化FastICA的间谐波估算算法.该算法首先对单通道电力系统混合信号进行循环平移,构造出多道观测信号,通过主成分分析法对其进行降维处理;其次利用改进的对称正交化FastICA算法对多个独立成分并行估计,分离出基波、谐波和间谐波信号频率;最后应用最小二乘法对谐波和间谐波幅值和相位进行估计.仿真结果表明,该方法可以较准确地检测出各次谐波和间谐波的频率、幅值和相位,较之FastICA算法,该算法不需任何先验知识,收敛速度快,检测精度高.     

基于虚拟仪器技术的腔内吸收光谱波长调制与解调

在腔内吸收光谱研究中,采用波长调制技术以提高气体传感灵敏度.利用虚拟仪器技术,实现了光纤环腔激光器的波长扫描与调制;在建立谐波信号卷积模型的基础上,通过离散傅里叶变换的方法解调得到吸收信号的各阶谐波谱.采用此方法的测量系统结构简单,可有效地抑制部分激光噪声和干扰.实验结果表明,经调制解调测得乙炔气体在波长范围1 526...     

基于 HHT的界面贴合型缺陷非线性超声检测研究磁

论文以固体火箭发动机（SRM ）包覆结构粘接质量检测为研究内容,针对传统超声检测方法难以检测粘接界面贴合型脱粘问题,提出了基于Hilbert‐Huang变换（HHT）的非线性超声检测方法。通过仿真信号的 HHT分析,验证了HHT方法在处理非线性、非平稳信号的有效性。提取了非线性检测信号的二次谐波瞬时幅值,并提出了将二次谐波瞬时幅值作为特征参数的非线性超声检测方法。结果表明,可以用二次谐波瞬时幅值作为特征参数来表征贴合型脱粘缺陷的大小,证明了基于二次谐波瞬时幅值的非线性超声检测方法在粘接界面贴合型脱粘缺陷检测的有效性。     

光纤磁场传感器信号解调方法及仿真研究

为了减少相位随机漂移和1/f噪声对信号检测灵敏度的影响,基于磁致伸缩效应的光纤干涉型磁场传感器必需在传感臂或参考臂施加高频调制磁场;考虑负载效应、退磁效应,给出了光纤/磁致伸缩耦合结构的等效应变;采用相位载波(PGC)外调制方案,在参考臂施加高频调制磁场,根据贝塞尔函数展开式,建立了被测磁场与载波磁场振幅、调制磁场振幅之间的关系式;借助Matlab/Simu-link,对相位解调方法进行仿真,仿真结果与理论分析结果十分吻合;研究了输出信号幅值随调制磁场幅值变化的趋势,得到高频调制磁场幅值的最优值。     

遗传算法在周期信号傅立叶变换中的应用

为了克服周期信号进行傅立叶变换时各次谐波幅度值需要进行复杂的理论计算问题,提出一种利用遗传算法进行周期信号傅立叶变换的方法,介绍了周期信号傅立叶变换和遗传算法的基本原理;给出了使用遗传算法对周期信号进行分解适应度函数的实现方法和确定各次谐波幅值计算的方法。并提供使用遗传算法对周期信号进行分解的具体步骤。仿真实验结果表明:该方法能够满足周期信号傅立叶变换的要求,与周期信号傅立叶变换理论计算方法相比,其突出优点是算法简单,易于实现。     

一种暂稳态电力谐波的HVD检测方法

将希尔伯特振动分解(HVD)方法应用于非平稳电力谐波分析。在剖析非平稳多谐波信号的希尔伯特变换瞬时频率表达式基础上,通过低通滤波器直接估计出幅值最大谐波分量的瞬时频率,由同步检测获得相应的幅值和初相角,通过迭代运算自适应地检测出各次时变谐波分量参数。根据电网谐波的特点,设计一种满足性能指标的F IR低通滤波器实现HVD算法的关键环节,并采用波形匹配自适应边界延拓法避免截断处理的边界效应和累积误差。仿真表明,该方法能准确检测出频率波动和幅值突变等暂态谐波并适用于稳态谐波分析,与小波变换相比,无需选取基函数且精度与运算效率更高。     

两种混沌加密方式的计算分析

利用加性掩盖和函数调制两种混沌加密方式对模拟信号进行加密,分别从幅值和频率两方面分析加性掩盖方式和函数调制方式,对比两种加密方式加密效果,了解两种加密方式的差异.计算结果表明函数调制方式在幅值和频率的范围上都好于加性掩盖方式的幅值和频率范围,函数调制方式比加性掩盖方式更具安全性.     

谐波平衡法求解俯仰运动矩形贮箱中液体非线性晃动

针对俯仰运动贮箱中液体的晃动用变分原理建立了一类新的Lagrange函数,以此为基础可以解析方式来研究俯仰运动贮箱中液体的非线性晃动．首先将速度势函数Φ在自由液面处作波高函数叩的Taylor级数展开,从而导出自由液面运动学和动力学边界条件非线性方程组;然后用谐波平衡法(HBM)假设其解为各次主导谐波叠加的形式,并代入方程组中得到含有未知系数相应多个代数方程式;最后用Broyden法对代数方程组求解．以无挡板开口二维、刚性矩形贮箱为例,研究了液体的大幅晃动,就液体晃动的幅值而言,在一定激励频率范围内,理论计算值与试验结果吻合较好,同时液面波高出现明显的零点漂移现象．     

针对直流型负载的有源电力滤波技术研究

针对直流型负载的有源电力滤波技术进行研究,分析APF的工作原理,通过建立数学模型,采用ip、iq方式的瞬时无功功率算法检测计算各次谐波的幅值与无功电流,使用滞环比较法实现在APF上对谐波电流的跟踪补偿。在MATLAB仿真平台上搭建APF装置的模型,验证了谐波电流检测算法与APF控制方法的正确性,说明搭建的APF装置能完成对高次谐波的跟踪补偿。     

对称规则SPWM的谐波分析及DSP实现

给出了一种基于DSP芯片TMS320F240的对称规则SPWM信号生成法，较为详尽地分析了SPWM信号的谐波成分、总谐波失真度及其和载波比的关系。由于只需知道采样时刻，就可确定该采样周期内脉冲信号的开关点，因此SPWM特别适合在线计算。对生成的SPWM信号进行Fourier分析，结果表明，正弦波经过该方式调制以后．输出信号中不含有直流成分；当载波比为偶数时，输出信号中不含偶次谐波；提高载波比有利于滤除高次谐波。根据以上特点，将SPWM应用到某型制冷机减振电机的驱动上，对实测的电压和电流信号进行分析，其结果与理论分析相吻合。与采用模拟信号驱动的方式进行了比较，最后给出了实验结果。     

基于瞬变流法的管道泄漏定位研究

管道系统的微小泄漏会影响瞬变压力波的波形和衰减特性。用Flowmaster流体仿真软件建立了管道模型,控制阀门小开度快速关闭,使管道内部产生瞬变流动,用短时傅里叶变换对管道泄漏发生前后的压力波信号进行时频分析,提取出前三次谐波分量的归一化幅值,通过指数拟合得到有无泄漏时各谐波分量幅值的衰减率,计算不同谐波分量泄漏衰减率的比值对管道泄漏进行定位。结果表明,用该方法提取的谐波分量可以准确地计算出各次谐波的衰减率,从而提高了泄漏的定位精度并能够检测到0.17%的微小泄漏。     

基于自适应线性神经元网络的谐波检测算法

为了克服基于傅里叶变换(FFT)谐波检测算法运算量大、实时性不强、易受噪声影响的缺点,提出了基于自适应线性神经元网络(ADALINE)的谐波检测算法,建立了基于最小二乘法(LMS)的最优解求解过程的数学模型,根据LMS误差与各次谐波傅里叶系数之间的三维流形的几何形状选择算法的步长因子。采用时域迭代的方法准确地提取基波有功、无功和各次谐波分量,为实现APF可选择性谐波补偿奠定了基础。