金贺荣 郑德忠 何 群

针对应用虚拟仪器技术测量旋转动力机械扭矩的原理与算法进行了研究,提出一种频率跟踪基于相位差测量扭矩新方法.通过相关法相位差测量算法获得扭转角大小,实现了扭矩的测量,利用相关和正弦函数的一些性质,使部分噪声分量被有效地与有用信号相分离,从而提高了抗随机干扰能力和测量的准确度.运用广义预测方法,使采样频率跟踪被测信号频率的变化,实现整周期采样,保证测量精度.这种测量方法以灵活的软件功能代替固化硬件,提高了系统的可靠性和测量精度.     

基于全相位FFT超声波流量计的相位检测方法研究

针对传统相位差法超声流量计在相位测量中易受外界干扰、准确度低的问题,提出了一种基于全相位快速傅立叶变换算法的超声波流量计相位检测方法。该方法由PLL时钟发生器产生两个频率相近的正弦信号分别用于激励与混频,并通过差频技术将混频后的参考信号与回波目标信号的相位信息从高频处理为低频信号,再由16位ADC对信号同步采样。超声波采样信号通过全相位预处理后进行FFT计算,得到准确的相位结果。同时,对比分析了全相位FFT的抗干扰性和采样频率对相位测量精度的影响,并将设计的电路应用于超声波液体流量测量,最终实验结果表明超声波流量计样机的测量误差优于1%,测量量程比为160：1。     

基于EZ-USB单片机的正弦信号发生器

本系统主要由数字频率合成电路、调制电路、宽带功率放大、单片机控制系统等模块构成.本设计通过上位机的命令给CY7C68013控制DDS芯片AD9851的频率相位控制字,生成正弦信号,DDS正弦信号的输出和调制信号发生器在模拟乘法器中实现幅度调制最后各种信号经过宽带放大后输出.通过实验测定,测试的输出频率准确度与稳定度达到10-6.     

高精度非接触测量转速新方法研究

本文研究一种高精度非接触测量转速的新方法,用激光CCD位移传感器采集数据,用小波多频分析方法对信号的低频信号和高频噪声进行分离,依据奈奎斯特采样定理将分离后的低频信号进行频率提取,得到要测量的转速.实验证明该测量方法有很好的实用价值.     

微弱正弦信号参数估计算法研究

该文提出了一种强噪声背景下微弱正弦信号频率、幅值与相位三个参数的估计算法.根据离散小波变换,对强噪声背景下采样序列进行预处理,构造N+2个新的序列.对该序列实施离散傅里叶变换,结合序列的构造方式得到了正弦信号频率,相位和幅值的估计算法.仿真实验表明,在不同类型的噪声背景下,该算法具有较高的估计精度与较强的鲁棒性.     

一种基于改进DFT算法的相位差测量研究

相位差是指两路同频率周期信号初相位的差,在工业系统中有广泛应用,传统DFT算法测量工频相位差存在很大的频谱泄露误差。论文提出一种改进DFT相位差算法,使用布莱克曼自卷积窗对信号截短,并利用离散频谱校正方法修正有用频谱处的相位,并计算出相位差。仿真实验证实,在存在多次谐波干扰条件下,改进DFT算法能够克服频率波动和白噪声干扰,算法精度比现有的矩形自卷积窗插值算法提高2个数量级以上,可以实现相位差的高精度测量。     

DDS技术在相位式激光测距中的应用

为提高相位式激光测距中测量距离的精度性及保证光波调制信号的频率和相位稳定性,提出了采用直接数字合成技术(director digital synthesis,DDS)代替传统的锁相式频率合成法,产生频率和相位稳定性高的正弦信号,从而保证测量精度的方案和实践.采用具有分辨率高、频率转换快的DDS技术的芯片AD9850,通过设计相应的电路,程序和低通滤波来实现正弦信号源.实验结果表明,AD9850产生的正弦信号较好地解决了频率漂移和相位抖动等问题.     

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。     

噪声-相位编码复合调制一体化信号设计方法

提出了一种新型的雷达/干扰机一体化共享信号——噪声-相位编码调制一体化信号。结合高斯白噪声良好的干扰特性以及相位编码信号良好的自相关特性,在高斯白噪声的基础上,调制相位编码信号,采用二相编码信号,二者有机结合生成一种混合噪声-二相编码复合相位调制一体化信号。仿真实验结果表明,该信号既具有雷达的目标探测定位性能,同时具备干扰机的压制干扰性能,与其他一体化信号体制相比,噪声-二相编码复合相位调制波形对二相编码信号的压制干扰作用尤为明显,效果更好。     

基于杜芬振子的微弱正弦信号频率测量

近几年在计量学中出现了一种新的基于杜芬振子的信号检测方法,它能提高检测能力和精度;杜芬振子是一种混沌系统,系统参数在其阈值附近的微变会引起系统状态的突变,此特性使得它对相似频率的信号敏感,而对噪声和干扰具有"免疫力",因此可利用阵发混沌原理测量正弦信号的频率;为提高频率测量精度,创造了过零点间隔法和伪区域去除法等新算法,分析了噪声对测量结果的影响,分析误差产生原因,优化算法参数取值,这都能减小测量误差;仿真实验证明精度高于经典频率测量方法.     

基于跟踪微分器的基波测量方法研究

电网基波参数特别是基波频率在谐波分析与治理中具有重要的地位,也是电能质量、电能计量以及电力系统控制等领域的重要技术指标。在非同步采样情况下,针对基于频域法测量基波频率存在频谱泄露现象和测算精度不高的问题,提出了基于跟踪微分器(Tracking Differentiator,TD)的基波参数时域测量方法。该方法的主要思想是将检测到的基波信号通过TD来获取基波跟踪信号及其微分跟踪信号,再通过这两个信号的最大幅值即可获取基波的幅值、频率和初相位参数。仿真结果表明,本文方法只需要60%额定工频周期窗口的样本数据即可获得较高精度的基波参数测算值,是一种有效的基波参数测量方法。     

联合SWT和三角基神经网络的近频率谐波提取

同步挤压小波变换(SWT)可以精确地检测近频率谐波信号的频率,但在幅值和相位的检测中存在较大的误差.为了提高SWT的检测精度,提出一种将SWT和三角基函数神经网络相结合的近频率谐波检测方法.首先,通过SWT检测近频率谐波中谐波分量的个数和频率初值;然后,根据检测结果构造三角基函数神经网络,将频率作为权值在网络中参与学习;最后,利用最速下降法对网络进行训练,根据训练后得到的权值精确计算谐波分量的频率、幅值和相位.利用不同类型的近频率谐波对所提方法进行了实验分析,实验结果表明,该方法可以有效提高近频率谐波的提取精度,即使在强白噪声干扰下,也可较精确地提取出各谐波分量,提取效果优于经典的SWT方法.     

基于混沌的调频调相的多输入多输出雷达正交波形设计

针对混沌序列单一调频或调相波形存在波形复杂度低,限制了混沌信号可预测的概率、雷达的截获概率和抗干扰性能的问题,提出了基于混沌序列将频率和相位联合调制用于波形设计的方法。首先,对雷达信号进行混沌频率编码,即将一个脉冲分成一系列子脉冲,对不同子脉冲进行不同的频率调制。同时,在每个频率编码子脉冲内对波形的每个周期使用随机产生的初始相位。仿真结果表明,联合调频调相混沌雷达信号的自相关旁瓣峰值最大值达到-24.71 dB,相比调频混沌信号或调相混沌信号,其相关性性能有所提高。实验结果表明,联合调频调相混沌雷达波形结合调相和调频的优点,既具有调相信号的功率谱平坦的特性,又具有调频信号抗噪声干扰特性,为非常理想的探测信号。     

一种基于EEMD的新型谐波误差分析策略

针对电力系统中严重的谐波干扰问题,为提高其运行的安全有效性,去除谐波干扰并提高系统稳定性能成为研究热点。电网中常存在频率强烈波动或者白噪声强烈干扰的现象,虽说三谱线插值的FFT算法(基于Kaiser窗)的抗干扰能力很强,谐波参数估计也可以有较高的精准度,但是远不及使其与平均经验模态的总体水平来分解谐波的检测算法(EEMD)与直线度误差分析相结合。应用直线度误差来分析信号的谐波成分,有机结合了三谱线插值的FFT(基于Kaiser窗的)谐波检测分析法。通过对整体谐波分量的在线监测,不仅能够提高稳态信号的检测精度,还能提高系统的动态性能。本分析策略大限度地提高了计算精度以及系统稳定性。通过仿真分析得知,所述方法可以使系统具有较强的抑制频谱泄露能力,并能够显著降低栅栏效应的发生概率,进而使电力谐波信号的幅值误差、初相位误差和频率误差分别低于0.004 1%、0.002 4%和0.003 9%。     

一种传感器网络高精度定位系统:设计与仿真

针对特定应用场景,提出了一种基于测量多路到达信号相位差的定位方案。在方案中,目标节点发送宽带FM调制信号,锚节点通过多个天线接收目标节点发来的FM信号,估计出这些天线接收信号之间的相位差,通过TDOA定位算法获得目标节点的位置。给出了定位系统的设计方案以及定位流程。用SystemView工具对提出的方案进行了仿真,详细分析了测距模块和系统定位精度。综合比较其他定位系统,得出该系统更适合应用场景的结论。     

一种复合光栅投影的在线相位测量轮廓术

提出了一种复合光栅投影的在线相位测量轮廓术,以解决在像素匹配和相位计算过程中对条纹频率不同需求的矛盾;在像素匹配过程中,提取高频信息以获得质量较高的调制度图像;在相位计算过程中,通过滤波提取低频分量对被测物体进行三维重构,避开高频分量造成的误差;在滤波过程中,设计了一种组合滤波窗,提升了滤波精度;仿真和实验证明了所提方法的有效性和实用性,使用该方法重构物体的误差约为0.89%。     

基于脉宽调制的传感器读取电路设计与实现

设计了一种新型的传感器信号读取电路,该电路将传统的脉宽调制PWM(PulseWidthModulation)电路进行改进,对PWM信号采用占空比和频率同时调制而不是单一的占空比调制,在信号传输过程中,该电路可将两路电压输入信号调制到一路PWM信号上,通过对输出PWM信号进行解调可还原两路输入信号的电压值.实验结果表明,该电路输出PWM信号占空比和频率分别与两路输入电压信号呈良好的线性关系,电压转换精度分别达到0.34%、0.26%.此外,该电路具有抗干扰能力强、转换精度高和成本低的优点,非常适合传感器信号的调理和读取.     

IFF系统中跳频抗干扰技术的研究

本文从敌我识别系统所采取的抗干扰措施角度出发,介绍了IFF系统中跳频抗干扰技术的应用原理,并对跳频技术的信号进行了分析。并研究了采用跳频抗干扰技术后,干扰机采用阻塞式致盲压制干扰下对IFF抗干扰系统的影响,通过仿真实验,得出了在模式4的环境中,噪声调幅、调频、调相干扰下误码率的分析数据。仿真结果说明了IFF系统采取跳频抗干扰措施,不仅有助于提高IFF系统的抗干扰性能和较低信号被截获概率,而且为IFF系统今后的深入研究与改进提供了重要的参考价值。     

全相位FFT在导弹自动驾驶仪测试中的应用

自动驾驶仪是导弹的姿态控制系统,其性能好坏决定了导弹飞行的稳定性。为了精确测量其性能,对导弹自动驾驶仪测试原理和方法进行了研究,进行了正弦信号测量方法的分析,提出了基于全相位FFT数据处理方法,并结合时移相位差校正方法实现正弦形式信号的频率、幅度和相位等参数的精确测量。利用LabVIEW图形化编程软件设计了算法软件,通过仿真试验考察了该算法在无噪、低噪和大噪环境下信号测量精度,结果表明全相位FFT方法在信号频谱测量方面具有精度高、抗噪能力强等优点,满足自动驾驶仪的测试需求。