基于弹光调制旋光测量的信号解调系统

考虑到弹光调制技术PEM（photo-elastic modulation）测量光学旋光高灵敏度、高精度的优点,设计了一种基于PEM的软硬件相互配合的旋光数据解调系统,以满足实时稳定的旋光角度测量要求。在FPGA内使用多通道直接数字频率合成技术DDS（Direct Digital Synthesis）,采用同一频率控制字产生PEM的驱动信号和数字锁相的倍频参考信号,保证了信号的同频同源。弹光调制信号的交流序列和直流序列分别通过两路串口设备并行传输,LabVIEW完成串口资源配置和数据缓存,经数字锁相解调得到光学旋光角度。实验表明,在旋光角为8.52×10-5 rad时,系统的标准偏差是1.48×10-6 rad。     

弹光调制高速大容量存储系统

为有效解决弹光调制(photoelastic modulation)傅里叶变换光谱仪数据采集速度高、存储容量大的问题,提出了一种基于FPGA和SDRAM相结合的高速数据存储方案.该方案在分析SDRAM的工作时序和系统各功能模块的基础上,在Xilinx ISE 12.4的开发环境中,利用Verilog硬件描述语言编程,对数据的高速存储进行了设计输入和仿真验证,实现了SDRAM的突发全页传输模式,读写速度达到了100MHz,存储容量为64M,通过设计存储控制板实现了硬件测试,验证了该设计的可行性和准确性,实现了弹光调制傅里叶变换光谱仪高速大容量数据存储.     

弹光调制干涉信号放大滤波电路设计

从弹光调制干涉具中出来的干涉光经过探测器接收所输出的电信号频率很高且幅度只有几十毫伏左右,极易受到噪声干扰。有效地将其检测提取并放大至高速AD采集信号范围600 m V~4 V对弹光调制-傅里叶变换光谱仪的光谱反演至关重要。因此,需要设计一种高频、高增益、低噪声的两级放大电路。该电路主要由直流稳压电源电路、小信号放大电路和截止频率为50 MHz的低通无源滤波电路组成。实验结果表明,该放大滤波电路可以将弹光干涉信号平稳放大至150倍左右,能够为后续的采集存储提供良好的信号源。     

剪切型压电喷头驱动电源的设计与实现

喷头驱动电源是压电喷头的核心部件之一。针对厚度剪切型压电喷头致动器结构特征,分析了0.11~0.32μm范围内的致动壁位移随驱动电压在20~60 V范围内近似线性增大的关系,推导出致动壁15 k Hz的谐振基频数值,结合喷墨通道三循环驱动方式时序,设计了一种基于直流变换原理的开关式驱动电源,实现了32路喷墨通道分组喷射,其最大输出电压范围±60 V,正负脉宽和设置时间在15~200μs内在线可调,单路输出电流大于6 m A,脉宽最大误差小于3%。初步测试实验了该驱动电源的可行性。     

基于光弹效应的三分量光弹光纤地震加速度传感器

为满足强电磁场环境下的高精度三维地震勘探的需求,研制了一种高精度三分量光弹光纤加速度地震传感器,该传感器具有线性度好、抗横向谐振的特点.利用光弹原理,设计出三轴光弹敏感系统,可高精度检测加速度的三个轴向分量.采用双弹簧弹性系统,有效地提高了加速度传感器的抗横向谐振特性,且线性度好.该传感器的主要参数:共振频率为3 500Hz,横向灵敏度系数为0.11%,主轴相位灵敏度为3.7×10-3 rad/m·s-2.     

基于FPGA的压电陶瓷驱动电源设计

压电陶瓷驱动电源是压电陶瓷致动器应用中的关键部件.利用FPGA构成一个12位Deha-Sigma(∑-△)D/A转换器,驱动失调电压较小的前置放大电路,通过高压运算放大器PA86输出所需要的电压.在设计阶段考虑了抗干扰和纹波的影响,因此本系统纹波抑制较高,系统稳定性好.本文详细分析了复合放大电路部分的设计原理和并对其稳定性进行了分析.该电源具有精度高,纹波小,驱动能力强,稳定性好的特点.     

调制光安全保护系统的设计

介绍了利用红外线的发射与接收所构成的光束保护系统，红外线的发射与接收形成一“安全网”，利用其挡光性能，可以实现安全防范功能，为提高系统抗干扰性能，采用调制的红外光线，经过信号处理，驱动继电器动作，从而实现报警和保护，重点阐述了光束保护系统的基本工作原理，并给出了主要硬件原理图。     

压电晶体式涡街流量传感器放大电路的设计

通过对涡街信号频谱的分析，发现涡街传感器主要干扰源为固有振荡频率，并设计了解决此种干扰的传感器放大电路。     

压电迟滞系统的3阶滑模跟踪控制器设计

对一类压电迟滞系统模型,设计了3阶滑模跟踪控制器.引入辅助变量项,对3阶滑模函数获得了一种特定动态方程;根据这个动态方程,求出了滑模控制量;采用Lyapunov方法证明并分析了所有滑模平面的稳定性.仿真实验验证了该滑模跟踪控制器的有效性.     

基于FPGA的大功率压电陶瓷数字驱动电源设计

目前叠堆型压电陶瓷最高能够产生70kN的推力,且具有纳米级的精密定位.为提高压电陶瓷驱动电源的输出性能和精确度,提出了一种基于FPGA的大功率高精度压电陶瓷数字驱动电源的设计,具有100倍固定输出增益.该驱动电源以FPGA作为控制核心,采用半桥逆变的电路拓扑,同时引入闭环控制调节输出电压.在等效电容为5 μF的压电陶瓷...     

基于FPGA和DDS的压电陶瓷驱动器驱动电源设计

针对压电驱动微动平台开发了一种快响应动态电源。以FPGA内建DDS作为驱动电源控制器及信号发生器,基于集成高压运放设计了带补偿校正网络的桥式功率放大器,并进行了理论分析、仿真与实验研究。测试结果表明,该设计满足了精密定位系统稳定性、快速性及高精密的驱动要求。     

压电石英晶体生物传感器应用研究进展

压电石英晶体生物传感器是利用压电石英晶体振荡频率对晶体表面质量负载和表面性状如密度、粘度、电导、介电常数等的高度敏感性与生物识别分子的高度特异性相结合发展起来的一种新型传感器。它具有灵敏度高、特异性好 ;操作简单 ,不需任何标记 ;检测速度快 ,成本低廉 ;能实时检测等特点。近年来 ,压电石英晶体生物传感器在医学实验诊断、军事监控、环境监测、食品卫生检验、工业生产实时监测等野外流动作业和在线检测等领域得到广泛应用。     

Holographic display technology based on liquid crystal device

Holographic display technology can reconstruct the same images of the original objects exactly, which has played a more and more important role and become the goal of the three‐dimensional display. As liquid crystal devices can modulate the polarization state of light, they have been widely used in the holographic display to modulate the phase and amplitude of information. Among them, liquid crystal spatial light modulator and liquid crystal lens are two important devices in the holographic diffraction. In this paper, several liquid crystal devices have been introduced and the holographic display technologies based on these liquid crystal devices have been discussed. The merits and demerits of these technologies based on the liquid crystal devices have been analyzed, and the outlook of the holographic display is given in the end.     

基于DDS的变频精密脉冲型电源系统设计

介绍了一种基于LC串联谐振原理的大电流、高精度脉冲型智能交流电源系统。该电源利用DDS产生特定的频率,通过H桥电路产生大功率方波,经过线圈和谐配电容组成的谐振回路,转化为功率正弦交流脉冲。该系统具有输出功率大、集成度高以及智能化、便携安全等特点,已经应用于实际的产品中。     

基于ANSYS的压电四维力传感器一种优化设计方法

在压电式多维力传感器设计过程中,传感器结构对性能的影响难以准确把握,提出一种基于ANSYS的传感器优化设计方法.把不同切型的石英晶片按照特定的双环结构排列实现空间四维力的测量.运用ANSYS有限元软件,研究压电式四维力传感器弹性膜对传感器灵敏度与固有频率的影响规律.分析结果表明:该方法能够有效的平衡传感器灵敏度与固有频...     

基于压电加速度传感器的天车监测系统设计

天车吊运系统不能实时监测大车、小车的运行速度和行车位置,为实现对天车的实时监测,将压电式加速度传感器应用到天车吊运系统中;介绍了加速度传感器的基本原理;阐述了振动信号采集系统的硬件组成,并利用图形化开发工具LabVIEW平台实现信号的高速采集;通过采集加速度传感器的输出电压,根据输出电压和灵敏度的关系,获得加速度的值,将加速度的值积分运算可进一步获得天车的速度和位移量;最终达到天车运行状态的实时监测,提高了天车运行系统的可靠性。     

基于柔性基底的压电能量收集器的设计

以PDMS为柔性基底设计的PVDF压电薄膜新型压电能量收集器压电性能良好,柔韧性强,可适应复杂的振动环境,具有广阔的应用前景.首先设计了具有柔性基底的压电能量收集器的结构;其次,用PVDF颗粒采用静电纺丝法制备了PVDF压电薄膜;最后,实验表明设计的压电能量收集器在振动频率为25 Hz,振动幅度为2 mm的激励下,开路输出峰值电压为8.38 V,输出功率密度为6.32 μW/cm2;经Ansys有限元分析,发现增大激励源的振动幅度,可以提高压电能量收集器的开路输出电压和输出功率.     

基于串行通信的压电陶瓷驱动器的设计

基于计算机和单片机的串行通信的压电陶瓷驱动器的设计,采用Visual Basic6.0中的MSComm通信控件,实现计算机和单片机之间的串行通信。详细阐述了程序的设计流程,给出了部分程序代码。     

基于压电加速度计的同振型矢量水听器的设计

介绍一种压电加速度计在新型水声接收换能器———同振型矢量水听器设计中的应用方法。叙述了采用压电加速度计设计同振型矢量水听器的理论依据,并给出根据此方法设计制作的同振型矢量水听器的自由场开路电压灵敏度和指向性图测试结果:自由场电压灵敏度为-190～-200dB(0dB=1V/μPa,测试频率1000Hz),指向性图分辨力kd>20dB。     

多通道生物压电传感芯片微分析系统设计

为了满足石英传感阵列信号采集的要求,设计了一种基于虚拟仪器技术的多通道生物压电传感芯片微分析系统。该系统硬件部分由信号处理电路、数据采集卡和计算机等组成;软件部分采用图形化编程语言LabVIEW设计。利用该系统分析溶液电导率与石英传感芯片谐振频率偏移的关系。实验结果表明:该系统能够实现对频率信号的实时测量,并能实现数据的自动采集、处理、保存;可进一步用于生物大分子的检测。